Sensorik

ISBN-13: 9783540551195 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 231 str.

Walter Heywang

Opis

Inhalts}bersicht: Physikalische Gr- en.- Einleitung. -Einzeleffekte.- ]berblick }ber genutzte Effekte.- Magnetische Effekte.- Piezowiderstandseffekte.- Piezo- und Pyroelektrische Effekte.- Chemische Effekte.- Sensorsignalverarbeitung.- Einzelverarbeitung.- Sensorsysteme.- Sachverzeichnis. Aus den Besprechungen: .."..das vorliegende Buch behandelt zweifelsfrei eine sehr aktuelle Thematik mit einem entsprechend hohen Erwartungswert des Lesers. Dem wird der Inhalt vollauf gerecht. Das Buch d}rfte wohl in die vorderste Reihe diesbez}glicher Ver-ffentlichungen einzureihen sein, wohl nicht zuletzt deswegen, weil die einzelnen Abschnitte durch kompetente Fachleute verfa t werden konnten. So d}rfte gerade diesem Band ein sehr breiter Leserkreis aus dem Bereich der Elektronik und Physik sichersein, ganz zu schweigen von den zahlreichen Nutzern der sehr bew{hrten Reihe"Halbleiterelektronik," die jeden neuen Band mit Spannung erwarten." AEU- Archiv f}r Elekronik und ]bertragungstechnik

Spis treści

Literatur zur Einleitung.- Einzeleffekte.- 1 Überblick über genutzte Effekte.- Literatur zu Kapitel 1.- 2 Thermische Effekte.- 2.1 Elektrische Temperaturmessung.- 2.2 Thermoelemente.- 2.3 Dioden und Transistoren als Temperatursensoren.- 2.4 Monolithisch integrierte Temperatursensoren nach dem Transistorprinzip.- 2.5 Si-Temperatursensoren nach dem Prinzip des Ausbreitungswiderstands.- 2.6 Heißleiter.- 2.7 Kaltleiter.- 2.8 Linearisierung von Halbleiter-Temperatur-Sensoren.- 2.8.1 Linearisierung bei Temperatur-Meßtransistoren.- 2.8.2 Passive Linearisierung von Heißleitern und Si-Temperatursensoren.- 2.9 Literatur zu Kapitel 2.- 3 Optische Effekte.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Erzeugung und Nachweis von Licht mit Halbleiterbauelementen.- 3.2.1 Lumineszenzdioden.- 3.2.2 Laserdioden.- 3.2.3 Photodetektoren.- 3.2.4 Photodiodenarrays.- 3.3 Lichtwellenleiter.- 3.3.1 Stufenprofil-und Gradientenfasern.- 3.3.2 Polarisationserhaltende Fasern.- 3.4 Mikrotechnologien für die optische Sensorik.- 3.4.1 Integrierte Optik.- 3.4.2 Mikrostrukturtechnik in Silizium.- 3.5 Beispiele optischer Sensoren.- 3.5.1 Grundprinzipien.- 3.5.2 Lichtmessung und Lichtschranken.- 3.5.3 Optische Abstands- und Entfernungsmessung.- 3.5.4 Messung von Brechungsindexsprüngen.- 3.5.5 Optische Temperaturmessung durch Änderungen der spektralen Eigenschaften von Festkörpern mit der Temperatur.- 3.5.6 Polarisationsmessung.- 3.5.7 Messung von Absorptions- oder Transmissionsänderungen.- 3.5.8 Sensoren mit optisch angeregten mechanischen Resonanzen.- 3.5.9 Verteilte optische Sensorsysteme.- 3.5.10 Hybride Sensoren.- 3.6 Ausblick.- 3.7 Literatur zu Kapitel 3.- 4 Magnetische Effekte.- 4.1 Einleitung.- 4.1.1 Anwendungen.- 4.1.2 Feldstärkebereiche.- 4.1.3 Spezifikationen.- 4.1.4 Effekte und Materialien.- 4.1.5 Technologien für magnetische Mikrosensoren.- 4.1.6 Literatur.- 4.2 Galvanomagnetische Effekte in Halbleitern.- 4.2.1 Ladungsträgertransport im Magnetfeld.- 4.2.2 Hall-Feld, Lorentz-Ablenkung und geometrischer Magnetowiderstand.- 4.2.3 Potential- und Stromlinien-Verteilung.- 4.2.4 Materialauswahl.- 4.3 Integrierte Hall-Sensoren.- 4.3.1 Hall-Spannung.- 4.3.2 Geometrie-Effekte.- 4.3.3 Horizontale und vertikale Strukturen.- 4.3.4 Charakterisierung.- 4.4 Andere Halbleiter-Magnetfeldsensoren.- 4.4.1 Magnetotransistoren (VMT, LMT).- 4.4.2 Vektorsensoren.- 4.4.3 Hallsensor-Varianten (DAMS, MAGFET).- 4.4.4 Magnetodioden (MD) und Trägerdomänen-Magnetometer (CDM).- 4.4.5 Magnetowiderstände (MR) oder Feldplatten.- 4.5 Ferromagnetische Dünnfilmsensoren.- 4.5.1 Magnetoelastische Sensoren.- 4.5.2 Fluxgate-Magnetometer.- 4.5.3 Magnetoresistive Sensoren.- 4.6 Wertung und Ausblick.- 4.7 Literatur zu Kapitel 4.- 5 Piezowiderstandseffekte.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Beschreibung des Effekts.- 5.2.1 Longitudinal-, Transversal- und Schereffekt.- 5.2.2 Nichtlinearität des Piezowiderstandseffekts.- 5.3 Physikalische Deutung des Piezowiderstandseffekts.- 5.4 Piezowiderstandseffekt in Inversionsschichten.- 5.5 Piezowiderstandseffekt in Polysilizium.- 5.6 Dehnungsmeßstreifen.- 5.6.1 Integrierte DMS.- 5.7 Anwendung bei Drucksensoren.- 5.7.1 Kreisplatte.- 5.7.2 Brückendesign.- 5.7.3 Meßtechnische Eigenschaften von DMS-Brücken.- 5.8 Herstellverfahren von Drucksensoren.- 5.8.1 Ätzverfahren.- 5.8.2 Kontrolle der Plattendicke.- 5.9 Weitere Anwendungen.- 5.10 Literatur zu Kapitel 5.- 6 Piezo- und Pyroelektrische Effekte.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Materialien und Technologien.- 6.3 Berechnungsgrundlagen.- 6.3.1 Materialgleichungen.- 6.3.2 Piezo- und pyroelektrische Kopplungsfaktoren.- 6.3.3 Sensorleistung.- 6.3.4 Rauschen.- 6.4 Konzepte und Beispiele.- 6.4.1 Elektrische und mechanische Impedanzen.- 6.4.2 Möglichkeiten der Impedanzanpassung.- 6.4.3 Resonante Piezosensoren.- 6.4.4 Pyrosensoren.- 6.5 Literatur zu Kapitel 6.- 7 Chemische Effekte.- 7.1 Allgemeines über chemische Sensoren.- 7.2 Feststoff-Ionenleiter.- 7.2.1 Zugrundeliegendes Prinzip.- 7.2.2 Funktionaler Zusammenhang zwischen EMK und Partialdruck.- 7.2.3 Experimentelle Ergebnisse.- 7.3 Ionensensitiver Feldeffekttransistor.- 7.3.1 Physikalisches Prinzip.- 7.3.2 Experimentelle Ergebnisse.- 7.4 Änderung der Austrittsarbeit bei Metallen durch Gasadsorption.- 7.4.1 Physikalisches Prinzip.- 7.4.2 Funktionaler Zusammenhang von Spannungsänderung und Partialdruck.- 7.4.3 Meßergebnisse an MOS-Kapazitäten mit Palladium.- 7.5 Metalloxid-Gassensoren.- 7.5.1 Physikalisches Prinzip.- 7.5.2 Funktionaler Zusammenhang von Leitfähigkeit und Sauerstoffpartialdruck.- 7.5.3 Funktionaler Zusammenhang von Leitfähigkeit und dem Partialdruck reduzierender Gase.- 7.5.4 Meßergebnisse an Metalloxid-Gassensoren.- 7.6 Feuchteempfindliche Kondensatoren.- 7.7 Indirekte Methoden.- 7.8 Ausblick.- 7.9 Literatur zu Kapitel 7.- 8 Meßsignalverarbeitung.- 8.1 Einleitung: Aufgaben der Sensorsignalverarbeitung.- 8.2 Analoge Signalumformung.- 8.2.1 Meßbrücken.- 8.2.2 Signalverstärkung.- 8.2.3 Meßoszillatoren.- 8.3 Digitalumsetzung.- 8.3.1 Analog-Digital-Umsetzung.- 8.3.2 Frequenz-Digital-Umsetzung.- 8.4 Signalübertragung.- 8.4.1 Amplitudenanaloge Übertragung.- 8.4.2 Frequenzanaloge Übertragung.- 8.4.3 Digitale Übertragung.- 8.4.4 Bussysteme.- 8.5 Digitale Signalverarbeitung.- 8.5.1 Physikalische Modellfunktionen.- 8.5.2 Mathematische Modelle.- 8.5.3 Korrektur von Einflußgrößen.- 8.6 Beispiel zur digitalen Signalverarbeitung.- 8.6.1 Induktiver Sensor.- 8.6.2 System zur induktiven Wegmessung.- 8.7 Ausblick.- 8.8 Literatur zu Kapitel 8.- 9 Sensorsysteme.- 9.1 Einleitung.- 9.2 Systemauslegung.- 9.2.1 Übergang vom Einzelsensor zum Sensorsystem.- 9.2.2 Intelligente Sensoren.- 9.2.3 Sensornetze.- 9.3 Systeme mit mehreren Sensoren für eine physikaliche Größe.- 9.3.1 Anordnungen.- 9.3.2 Ausleseverfahren.- 9.3.3 Signalaufbereitung.- 9.4 Systeme mit Sensoren für verschiedene physikalische Größen.- 9.4.1 Beispiele zu Sensorkombinationen.- 9.4.2 Verknüpfung mehrerer Meßwerte.- 9.4.3 Anwendungsbeispiel.- 9.5 Mikrosystemtechnik.- 9.6 Ausblick.- 9.7 Literatur zu Kapitel 9.