Categories: NetzwerkeUnternehmen

Drucksensoren müssen nicht mehr schwitzen

Langsam fräst sich der Bohrkopf tief unter die Erde und arbeitet sich durch das Gestein. Dutzende von Sensoren messen dabei unter anderem den Druck und überprüfen die Porosität. Die Bedingungen dabei sind extrem: Neben Schlägen und Vibrationen müssen die Sensoren hohem Druck und Temperatur standhalten. Die Sensoren senden die Daten an die Oberfläche – für Geologen, die zum Beispiel Erdölvorkommen suchen, eine große Hilfe.

Ein Problem dabei sind die empfindlichen Drucksensoren, die im Schnitt nur Temperaturen von 80 bis 125 Grad Celsius aushalten – doch in großen Tiefen ist es oft wesentlich heißer. Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg schafft Abhilfe: Die Forscher haben ein Drucksensorsystem entwickelt, das auch bei 250 Grad Celsius noch voll funktionsfähig ist. “Die Drucksensoren bestehen aus zwei Komponenten, die sich auf einem mikroelektronischen Chip oder Wafer befinden”, erklärt Dr. Hoc Khiem Trieu, Abteilungsleiter am IMS. “Die erste Komponente ist der Sensor selbst, die zweite das EEPROM.” Dieser Baustein speichert alle gemessenen Werte sowie Daten für die Kalibrierung.

Damit der Drucksensor auch unter extrem hohen Temperaturen funktioniert, haben die Entwickler den Wafer modifiziert. Normalerweise sind Wafer Scheiben aus monokristallinem Silizium. Doch in diesem Fall setzten die Wissenschaftler auf Siliziumoxid. “Die zusätzliche Oxidschicht sorgt für eine bessere Isolation”, sagt Trieu. “Sie verhindert Leckströme, die bei besonders hohen Temperaturen auftreten und dafür sorgen, dass herkömmliche Sensoren ab einer gewissen Temperatur versagen.”

Durch die Oxidschicht konnten die Forscher die Isolation der Speicher um drei bis vier Größenordnungen verbessern. Theoretisch könnten die Drucksensoren auf diese Weise bis zu 350 Grad Celsius ertragen – praktisch nachgewiesen haben die Experten eine Stabilität bis zu 250 Grad, weitere Untersuchungen bei höheren Temperaturen sollen nun folgen. Zudem analysieren die Forscher die Prototypen der Drucksensoren in Langzeittests.

Das Anwendungsspektrum der Hochtemperatur-Drucksensoren ist breit: Sie können nicht nur in der Petrochemie, sondern auch in Automotoren eingesetzt oder für die Geothermie genutzt werden.

Silicon-Redaktion

Recent Posts

Bosch plant Milliardengeschäft mit Fabriksoftware

Anlässlich der bevorstehenden Hannovermesse gibt das Technologieunternehmen Einblicke in den Ausbau seines Industrie 4.0-Portfolios.

2 Stunden ago

Rechnet sich Hardware-Produktion in Deutschland?

„Wer es richtig macht, kann auch mit den hiesigen Rahmenbedingungen erfolgreich sein“, sagt Christian Herzog,…

20 Stunden ago

Quantencomputer: Die (noch) unterschätzte Gefahr

Für Unternehmen birgt Quantencomputing unbekannte Gefahren für die eigene Cybersicherheit, warnt Dr. Raphaela Schätz von…

21 Stunden ago

Background: Air Gaps als effektive Strategie für Datensicherheit?

Wie eine abgestufte Backup-Architektur mit Datenbunkern langfristige, hochverfügbare Speicher ermöglicht.

2 Tagen ago

Passwörter adé: Sicherheitsarchitektur ohne Schwachstellen

Die passwortlose Authentifizierung stellt den klassischen Ansatz der Verwendung von Passwörtern in Frage, sagt Dirk…

3 Tagen ago

SIGNAL IDUNA integriert KI in Kundenservice

Generativer Wissensassistent für die KV soll Mitarbeitende im Kundenservice signifikant entlasten und mehr Zeit für…

4 Tagen ago