Sensoranwendungen

I. Temperatursensoren.- I-1 Keramische und Silizium-Temperatursensoren und ihre Anwendungen.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Physikalische Grundlagen.- 1.2.1 Keramische Sensoren.- 1.2.2 Temperatursensoren auf Halbleiter-Siliziumbasis.- 1.2.2.1 Technologischer Überblick.- 1.2.2.2 Elektrisches Verhalten.- 1.3 Toleranzbetrachtung.- 1.4 Kennlinien-Linearisierung.- 1.4.1 Linearisierung mit Serienwiderstand für NTC-Widerstände.- 1.4.2 Linearisierung bei Halbleitertemperatursensoren.- 1.4.3 Konkretes Beispiel: Linearisierung eines Halbleiter-Silizium- und keramischen Temperatursensors.- 1.5 Stabilitätsverhalten von Temperatursensoren.- 1.6 Auswahl und Konfektionierung eines Sensors.- 1.6.1 Auswahl eines Sensors.- 1.6.2 Konfektionierung des Sensors.- 1.7 Anwendungen.- 1.7.1 Temperaturmeßschaltungen mit keramischen Sensoren.- 1.7.1.1 NTC-Temperatur-Sensor als thermischer Schalter.- 1.7.1.2 Temperaturmeßschaltungen für mikroprozessorgesteuerte Systeme.- 1.7.1.3 Temperaturmessung mit freilaufendem Temperatur-Impulsweiten-Umsetzer.- 1.7.2 Temperaturmeßschaltungen mit Halbleiter-Sensoren.- 1.7.2.1 Applikationsbeispiel für eine Temperaturkompensationsschaltung.- 1.7.2.2 Standard-Temperaturmeßschaltung.- 1.7.2.3 Meßverstärker-Schaltungen.- 1.8 Zusammenfassung.- I-2 Temperatur- und Luftstrommessung mit Iasergetrimmten Si-/Permalloy-Temperatursensoren.- 2.1 Aufbau und Eigenschaften des Temperaturfühlers.- 2.2 Anwendungsspezifische Gehäuseformen.- 2.3 Linearisierung der Ausgangsspannungs-Kennlinie.- 2.4 Meßverstärker mit Spannungs- oder Stromausgang.- 2.5 Luftstromsensoren der Serie AW.- 2.6 Anwendungsbeispiele.- I-3 Temperaturerfassung mit Schwingquarzsensoren.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Aufbau und Meßprinzip.- 3.3 Meßwertverarbeitung.- 3.4 Elektrische und mechanische Eigenschaften.- 3.5 Anwendungen.- 3.5.1 Lebensmittelindustrie.- 3.5.2 Kraftwerk.- 3.5.3 Chemische Industrie.- 3.5.4 Qualitätssicherung und Labor.- 3.6 Zusammenfassung und Ausblick.- Literatur.- I-4 Industrielle Meßtechnik mit Pt-Schichtmeßwiderständen.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Herstellungsverfahren und Typenspektrum.- 4.3 Meßtechnische Eigenschaften.- 4.3.1 Grundwerte und Grenzabweichungen.- 4.3.2 Zeitverhalten und Eigenerwärmung.- 4.3.3 Langzeitstabilität.- 4.3.4 Innenleitungswiderstände.- 4.3.5 Empfindlichkeit.- 4.4 Anwendungsbeispiele.- 4.4.1 Prozeßtechnik.- 4.4.2 Heizungs- und Klimatechnik.- 4.4.3 Haushalt.- 4.4.4 Kfz-Technik.- 4.4.5 Kältetechnik.- 4.4.6 Fertigungs- und Analysentechnik.- 4.5 Zusammenfassung.- Literatur.- II. Kraft- und Drucksensoren.- II-1 Piezoresistive Drucksensoren mit ionenimplantierter Vollbrücke.- 1.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 1.2 Spannungs- oder Stromspeisung.- 1.3 Nullpunkt- und Meßbereichsabgleich.- 1.4 Interne oder externe Temperaturkompensation.- 1.5 Beschaltung von Drucksensoren mit temperaturkomp. Verstärker.- 1.6 Schutz gegen Wasserdruckschläge.- 1.7 Aufbau eines elektronischen Druckschalters.- 1.8 Drucküberwachungsschaltung.- 1.9 Durchflußmessung über den Differenzdruck.- 1.10 Weitere Anwendungen.- II-2 Kenngrößen von piezoresistiven Silizium-Elementardrucksensoren.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Grundkenngrößen.- 2.3 Temperaturabhängigkeit.- 2.4 Temperaturabgleich.- 2.5 Andere Störgrößen.- 2.6 Gehäuse.- II-3 Piezoresistive Drucksensoren mit Polysilizium-Dehnungsmeßstreifen.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Silizium und Polysilizium.- 3.2.1 Silizium als Federwerkstoff.- 3.2.2 Der piezoresistive Effekt.- 3.2.3 Schichtwiderstand.- 3.2.4 Temperatureinfluß.- 3.3 Membran und DMS Geometrien.- 3.4 Herstellschritte.- 3.4.1 Schichtaufbau.- 3.4.2 Membranausformung.- 3.4.2.1 Anisotropes naßchemisches Ätzen.- 3.4.2.2 Isotropes naßchemisches Ätzen.- 3.4.2.3 Plasmaätzen.- 3.4.2.4 Mikrofunkenerosion.- 3.4.2.5 Diamantbohren.- 3.5 Drucksensor-Aufbau.- 3.5.1 Sensorelement.- 3.5.2 Montage auf Halterung.- 3.5.3 Schutz gegen aggressive Medien.- 3.5.4 Temperaturkompensation und Abgleichverfahren.- 3.5.5 Maximale Einsatztemperatur.- Literatur.- II-4 Ein