A nyomásérzékelők már nem izzadnak

Az innovatív technológia robusztusabbá teszi a mikroelektronikai chipeket

Az új nyomásérzékelő 250 ° C-ig működik. © Fraunhofer IMS
felolvasta

A nyomást mérő apró chipek nagyon érzékenyek. A Fraunhofer kutatói által most kifejlesztett új technológia azonban robusztusabbá teszi a nyomásérzékelőket: 250 Celsius-fok hőmérsékleten is működnek - alkalmassá teszik őket például nyersolaj kinyerésére.

Lassan a fúrószár mélyen a föld alatt őröl és végigmegy a sziklán. Többek között tucat érzékelő méri a nyomást és ellenőrzi a porozitást. A körülmények rendkívüliek: Az ütések és rezgések mellett az érzékelőknek magas nyomásnak és hőmérsékletnek is ellen kell állniuk.

A nyomásérzékelők eddig nem elég hőállóak

Az érzékelők az adatokat a felszínre továbbítják - ez nagy segítség a geológusok számára, akik például olajlelőhelyeket keresnek. Egy probléma: A nyomásérzékelők csak átlagosan 80–125 Celsius fokot képesek ellenállni, de nagy mélységben gyakran sokkal melegebb.

A Duisburgban lévő Fraunhofer Mikroelektronikai Áramkörök és Rendszerek Intézete jelenleg dolgozik ennek a helyzetnek a kiküszöbölésén: A kutatók kifejlesztettek egy olyan nyomásérzékelő rendszert, amely még 250 Celsius fok mellett is teljes mértékben működőképes.

Két elem

"A nyomásérzékelők két alkatrészből állnak, amelyek egy mikroelektronikus chipen vagy ostyán helyezkednek el" - magyarázza Hoc Khiem Trieu az IMS-ből. "Az első alkatrész maga az érzékelő, a második az EEPROM." Ez a modul az összes mért értéket és adatot elmenti a kalibráláshoz. kijelző

Annak érdekében, hogy a nyomásérzékelő még rendkívül magas hőmérsékleten is működjön, a fejlesztők módosították az ostyát. Az ostyák általában monokristályos szilícium lemezek. De ebben az esetben a tudósok szilícium-dioxidra támaszkodtak.

Az oxidréteg biztosítja a jobb szigetelést

"Az extra oxidréteg jobb szigetelést biztosít" - mondja Trieu. "Megakadályozza a nagyon magas hőmérsékleteken fellépő szivárgási áramokat, és biztosítja, hogy a hagyományos érzékelők egy bizonyos hőmérséklet után meghibásodjanak."

Az oxidréteg lehetővé tette a kutatók számára, hogy három-négy nagyságrenddel javítsák a tárolás elkülönítését. Elméletileg a nyomásérzékelők ilyen hőmérsékleten 350 Celsius-fokig képesek elviselni - a szakértők gyakorlatilag bizonyítják a stabilitást 250 fokig. Most magasabb hőmérsékleten további vizsgálatokat kell követni. Ezenkívül a kutatók hosszú távú tesztek során elemezik a nyomásérzékelők prototípusait.

Sok lehetséges alkalmazás

Az alkalmazások széles skálája található: A mérnökök nemcsak a petrolkémiai iparban, hanem a gépjármű-motorokban is a magas hőmérsékletű nyomásérzékelőket akarják használni, vagy pedig geotermikus energia felhasználására.

(Fraunhofer-Gesellschaft, 2010.01.11. - DLO)