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Recherche und Validierung eines thermischen Modells dotierter piezoresistiver Widerstände

Singer, Timo (2014):
Recherche und Validierung eines thermischen Modells dotierter piezoresistiver Widerstände.
TU Darmstadt, Institut EMK, FG MuST, [Bachelor Thesis]

Abstract

Temperaturänderungen führen bei piezoresistiven Drucksensoren zu Messfehlern. Um diese Einflüsse zu kompensieren, ist die genaue Kenntnis über das thermische Verhalten des Sensors von Vorteil. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der thermischen Modellbildung piezoresistiver Drucksensoren. Das Modell beschreibt den Verlauf der Ausgangsspannung des Sensors bei sprunghaften Änderungen der Umgebungstemperatur. Die durch Joulesche Wärme entstehende Eigenerwärmung des Sensors wird dabei ebenfalls berücksichtigt. Für die Berechnung der Ausgangsspannung wird sowohl der Temperaturkoeffizient der Empfindlichkeit, als auch der Temperaturkoeffizient des Widerstandes berücksichtigt.Die Modellbildung findet auf Basis einer Literaturrecherche gängiger thermischer Modelle statt. Die in der Literatur gefundenen Modelle werden bezüglich ihrer benötigten Eingangsparameter, der Arten der betrachteten Wärmeübertragung und benötigter Messungen für die Ermittlung der Eingangsparameter verglichen und bewertet. Für die Beschreibung des thermischen Verhaltens erweist sich die thermisch-elektrische Analogie als beste Lösung.Bei der Anwendung des Modells wird der piezoresistive Drucksensor in vier Bereiche aufgeteilt: piezoresistive Widerstände, Membran, Substrat, Gegenkörper. Diese Bereiche können mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten und Wärmewiderständen beschrieben werden. Die Formeln für die Berechnung der einzelnen thermischen Elemente werden zusammengestellt und auf zwei verschiedene piezoresistive Drucksensoren angewendet.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2014
Creators: Singer, Timo
Title: Recherche und Validierung eines thermischen Modells dotierter piezoresistiver Widerstände
Language: German
Abstract:

Temperaturänderungen führen bei piezoresistiven Drucksensoren zu Messfehlern. Um diese Einflüsse zu kompensieren, ist die genaue Kenntnis über das thermische Verhalten des Sensors von Vorteil. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der thermischen Modellbildung piezoresistiver Drucksensoren. Das Modell beschreibt den Verlauf der Ausgangsspannung des Sensors bei sprunghaften Änderungen der Umgebungstemperatur. Die durch Joulesche Wärme entstehende Eigenerwärmung des Sensors wird dabei ebenfalls berücksichtigt. Für die Berechnung der Ausgangsspannung wird sowohl der Temperaturkoeffizient der Empfindlichkeit, als auch der Temperaturkoeffizient des Widerstandes berücksichtigt.Die Modellbildung findet auf Basis einer Literaturrecherche gängiger thermischer Modelle statt. Die in der Literatur gefundenen Modelle werden bezüglich ihrer benötigten Eingangsparameter, der Arten der betrachteten Wärmeübertragung und benötigter Messungen für die Ermittlung der Eingangsparameter verglichen und bewertet. Für die Beschreibung des thermischen Verhaltens erweist sich die thermisch-elektrische Analogie als beste Lösung.Bei der Anwendung des Modells wird der piezoresistive Drucksensor in vier Bereiche aufgeteilt: piezoresistive Widerstände, Membran, Substrat, Gegenkörper. Diese Bereiche können mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten und Wärmewiderständen beschrieben werden. Die Formeln für die Berechnung der einzelnen thermischen Elemente werden zusammengestellt und auf zwei verschiedene piezoresistive Drucksensoren angewendet.

Uncontrolled Keywords: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Drucksensoren piezoresistiv Thermisches Ersatzschaltbild Modellbildung Temperaturverhalten Drucksensor
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 30 Jul 2014 09:26
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB 1861

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 03-02-2014

Ende Datum: 23-05-2014

Identification Number: 17/24 EMK B1861
Referees: Werthschützky, Prof. Roland
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