MEMS-Drucksensoren sind winzig klein, vielseitig einsetzbar und preiswert produzierbar. Sie wandeln den physikalischen Messwert Druck in ein elektrisches Signal. Herzstück des Drucksensors bildet eine Membran, die auf Druckänderungen reagiert. Das mechanische Verhalten der Membran kann modellhaft über eine Biegeplatte der Technischen Mechanik beschrieben werden.
Wichtige Parameter zur Charakterisierung von Drucksensoren sind die Drucksensitivität und die Nichtlinearität der Kennlinie. Die Sensitivität wird größer bei einer größeren Membrankantenlänge und kleiner bei einer größeren Membrandicke. Für die geometrische Auslegung von Drucksensoren ist deshalb das Verhältnis von Membrankantenlänge/Membrandicke relevant. Bei größerem Verhältnis steigt die Sensitivität. Allerdings nimmt auch die Nichtlinearität zu, sodass ein Zielkonflikt zwischen der Sensitivität und der Nichtlinearität besteht
Im neu gestarteten Projekt M2NL analysiert ein Entwicklungsteam am CiS Forschungsinstitut Messdaten unterschiedlicher piezoresistiver Drucksensoren und möchte aus den Analyseergebnissen auf mechanische Parameter und deren Temperaturabhängigkeit zurückrechnen. Dabei sollen nichtlineare Effekte berücksichtigt und deren Einfluss in der Simulation mit dem FEM-Tool ANSYS Multiphysics analysiert werden.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden im Forschungsprojekt „Entwicklung von Drucksensoren mit minimierter mechanisch bedingter Nichtlinearität“ (M2NL) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
FKZ: 49MF230020
