Die zunehmende Bedeutung der Mikrosystemtechnik in der Autoelektronik wird vorgestellt, wobei der Schwerpunkt bei den Sensoren auf Si-Basis liegt. Beispiele für diese Sensoren sind Druck-, Massenfluß-, Beschleunigungs- und Drehraten-Aufnehmer (DRAs) sowie chemische Sensoren (CSs). Druck- und Massenflußsensoren (MFSs) werden in den Kraftstoff-Einspritzsystemen eingesetzt. Im Luftansaugkanal werden piezoelektrische Druckaufnehmer (DAs) verwendet. Diese bestehen aus einer 10 Mikrometer dünnen Si-Membran, in die vier Piezowiderstände eindiffundiert und zu einer Wheatstone'schen Brücke verschaltet sind. Beim Durchbiegen der Membran kann dann an der Brücke eine druckproportionale Spannung abgegriffen werden. Auf demselben Chip befindet sich auch die Auswerteschaltung in Bipolartechnik. Die Si-DAs eignen sich für den Druckbereich bis zu 10 bar. Zur Bestimmung des Einspritzdrucks, wo Drucke von bis zu 2000 bar zu messen sind, muß auf DAs mit einer Stahlmembran zurückgegriffen werden. Auf dieser befindet sich eine isolierende SiO2-Schicht, und auf dieser werden die piezoresistiven Widerstände mittels Dünnschichtverfahren und Lithographie erzeugt. Die MFSs zur Bestimmung des Luftstroms weisen eine 1 Mikrometer dünne Membran auf, die aus SiO2 und Si3N4 besteht. Ausgewertet wird die massenflußabhängige Temperaturänderung; außer dem Betrag des Massenflusses kann auch die Richtung ermittelt werden. Die Beschleunigungsaufnehmer werden in Airbag-Systemen eingesetzt. Die freibeweglichen mechanischen Sensorstrukturen werden auf der Waferoberfläche durch einen oberflächenmikromechanischen Prozeß gefertigt. Die DRAs mit Si-Meßelementen dienen zur aktiven Fahrzeugsicherheit und lösen einen automatischen, selektiven Bremseingriff aus, wenn die Abweichung zwischen der Fahrzeugdrehung um die Hochachse und der Lenkradeinstellung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Das Meßprinzip der Sensoren basiert auf der Bestimmung der auftretenden Coriolis-Kräfte. Die automatische Regelung der Belüftungsklappen erfolgt durch CSs, die aus Metalloxiden bestehen und auf die CO- und N-Oxidgehalte der Luft reagieren.
Mikrosensoren für intelligente Systeme im Kraftfahrzeug
Intelligent micro sensors for automotive applications
F + M, Feinwerktechnik, Mikrotechnik, Mikroelektronik ; 108 , 7/8 ; 78-80
2000
3 Seiten, 5 Bilder
Article (Journal)
German
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