Mechanische Spannungssensoren auf Basis des piezoresistiven und des Piezo-Junction-Effekts

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Es sind verschiedene Effekte bekannt, welche die elektrischen Eigenschaften von Halbleiter bzw. von Halbleiterbauelementen durch mechanische Spannungen beeinflussen. Zu diesen Effekten zählt der piezoresistive, der Piezo-Junction-, sowie der Piezo-Hall-Effekt.

In diesem Forschungsprojekt wird der piezoresistive sowie der Piezo-Junction-Effekt bezüglich ihrer Einsatzmöglichkeiten als mechanische Spannungssensoren untersucht.

Die Modellierung und Simulation der Effekte sind zunächst die Kernaufgaben in diesem Arbeitsgebiet. Dazu werden neue Module in ein bestehendes Finite-Elemente (FEM) Programm implementiert. Für die Gewinnung der Materialdaten und die Verifizierung der Simulationsergebnisse werden spezielle Messplätze aufgebaut. Ziele sind sowohl die Nutzung der Effekte in optimierten Kraftsensoren als auch deren Unterdrückung, etwa in monolithischen Hallsensoren, bei denen mechanische Spannungen Einfluss auf Offset (Piezoresistiver Effekt) und Empfindlichkeit (Piezo-Hall-Effekt) haben.

Messplatz zur Biegespannungsbelastung von Sensorchips

Messplatz zur Biegespannungsbelastung von Sensorchips

Schlagworte:
Finite-Elemente-Simulation von Halbleitern; Piezoresistiver Effekt; Piezo-Junction-Effekt; Piezo-Hall-Effekt; Kraftsensoren; Messung mechanischer Spannungen;