Temperatursensoren für Industrie 4.0

20.02.2019

Die Messung und Regelung von Temperaturen ist eine der häufigsten Anwendungen für Sensoren und gewinnt durch die Anforderungen von Industrie 4.0-Applikationen z.B. in der Anlagen- und Prozesssteuerung zunehmend an Bedeutung. Kürzlich wurde in einem Entwicklungsprojekt für Hochtemperaturdioden ein wichtiger Meilenstein erfüllt.

Halbleiterdioden und Transistoren sind kleine preiswerte, hochempfindliche und nahezu lineare Temperatursensoren. Fertigungsbedingt kommt es immer zu einer Exemplarstreuung, was die Austauschbarkeit der Bauteile ohne Einzelkalibrierung verhindert. Ziel der Arbeiten am CiS Forschungsinstitut ist es, Sensoren zu Verfügung zu stellen, die im gesamten Temperaturbereich von 4 K bis 530 K eine geringe Exemplarstreuung aufweisen und sich durch eine hohe Genauigkeit auszeichnen. Dazu werden mit verschiedenen Aufbauten und verschiedenen Arbeitsgruppen Messungen in den sich überlappenden Temperaturbereichen [4 K bis 300 K], [230 K bis 410 K] und [320 K bis 530 K] durchgeführt. Die Messungen im Bereich zwischen 4 K und 300 K dienen zusätzlich dazu, die hinterlegten physikalischen Modelle von FEM-Bauelementesimulatoren zu verbessern, um bessere Simulationsergebnisse zu erhalten. Im Temperaturbereich von 230 K bis 410 K konnten Exemplarstreuungen unter 0.5 K nachgewiesen werden. Im Hochtemperaturbereich zwischen 320 K und 530 K wurden Langzeittests durchgeführt (1000 h bei 423 K und 400 h bei 533 K), die alle Sensoren ohne Veränderungen absolvierten.