Ziel der Entwicklung
Zunehmend werden Temperaturdioden benötigt, die im Hochtemperaturbereich bis maximal 300 Grad Celsius mit einer Einpunktkalibrieriung verwendbar sind. Zudem soll die Temperatur durch die Verwendung von entsprechenden Algorithmen möglichst kalibrationsfrei ermittelt werden. Durch die Reduktion der Kalibrationskosten werden Wartungszeiten und Kosten gesenkt.
Die Hochtemperaturelektronik ist ein permanenter Wachstumsmarkt, der ständig neue Technologien und Systeme benötigt. Die angestrebte Technologieentwicklung stellt eine Alternative zu den herkömmlichen Metallschichtwiderständen oder Heißleiter (NTC’s) dar.
Vorteile und Lösungen
Für einen potenziellen Kunden ist eine Einpunktkalibrierung aufgrund des geringeren messtechnischen Aufwandes gegenüber der kalibrationsfreien Messung von höherem Interesse. Allerdings sollte diese eine relativ hohe Genauigkeit aufweisen. Dieses Ziel wird erreicht und sogar noch erheblich verbessert, indem man die physikalisch bedingte parabelförmige Überhöhung der Kennlinie mit einbezieht. Diese Kennlinie ist bei einer gleichbleibenden stabilen Prozesssierung immer identisch. Mit dieser Variante werden z.B. in einem Temperaturbereich von -40 bis +125° Grad Celsius Abweichungen von maximal ± 0.2°K erreicht. Mit einer Modifikation dieser Variante (Erweiterung der Datenbasis für höhere Temperaturen) sind sogar Abweichungen von ±0.02°K realisierbar.
Zielgruppe und Zielmarkt
Dieses Projekt stellt die wissenschaftlich-technologischen Voraussetzungen und die Entwicklungsplattformen bereit, die für kundenspezifische Entwicklungen von Temperatursensoren genutzt werden können.
Damit ist es möglich, Temperaturdioden zu entwickeln und herzustellen, die im Hochtemperaturbereich bis maximal 300 Grad Celsius mit höchstens einer Einpunktkalibrierung verwendbar sind. Die Senkung der Kalibrationskosten reduziert die Produkt- und Wartungskosten und steigert die kundenfreundliche Anwendung.
Ein weiterer Aspekt ist, dass solche Elemente besser in einen Halbleiterprozess als Temperaturkompensation integrierbar sind. Dadurch ergeben sich zusätzliche Verwertungsmöglichkeiten durch Kombination mit anderen siliziumbasierten Sensoren.
Beispielsweise können SOI-Temperaturdioden als analoge Kompensation bei Drucksensoren für den Hochtemperaturbereich genutzt werden. Da die Wheatstone-Brücke des Drucksensors einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt und die U/T-Kennlinie einer Temperaturdiode mit steigender Temperatur fallend ist, kann man die Temperaturabhängigkeit der Messbrücke bei geschickter Kombination direkt kompensieren.
Dies senkt die Kosten für die Auswertungselektronik. Die Endkundenmärkte liegen im Bereich
der industriellen Prozessautomation, dem Emissionsmanagement in Industrie- und Kraftwerksanlagen, der Anlagen für Nahrungsmittelerzeugung, der Anlagen im Bereich Pharma sowie in der Automobilbranche.
