Mechatronik: Erläuterung des Funktionsprinzip der Mikrosensoren

die mit dem Deutschen Zukunftspreis 2008 ausgezeichnet wurden

5.9 Mikrosensorik (Mechatronik, Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008, S. 115)

Mikrosensoren für dynamische Größen

Beschleunigungs- und Drehratesensoren erfassen die Beschleunigung a, wie in Abschnitt 5.5.4 dargestellt, indirekt über die Auslenkung einer seismischen Testmasse m infolge der Newtonschen Trägheitskraft F = m o a. Das Prinzip eines kapazitiven Mikrobeschleunigungssensors und seinen mikrostrukturellen Aufbau zeigt Bild 5.64. Bei einem Mikromechanik-Beschleunigungssensor liegt die seismische Masse im µGramm-Bereich, und es müssen Kapazitätsänderungen von weniger als 1 fF detektiert werden. Dies ist nur durch eine sensornahe Signalverarbeitung möglich, d.h. Integration von Sensor und Auswerteelektronik auf einem gemeinsamen Si-Substrat.

Bild 5.64 Mikromechanik-Beschleunigungssensor (Rasterelektronenmikroskopie-Bild: BOSCH) (nach Czichos Mechatronik, Vieweg-Teubner, 2008) mit freundlicher Genehmigung von Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Horst Czichos