Mechanische Sensorik

Piezoresistivität – Piezo-Feldeffekttransistor FET – Scherpiezowiderstand – Kraftsensor –
Drehmomentsensor – Drucksensor – Taktiler Sensor – Intelligente Zahnspange – Intelligenter Zahn – Packaging-Test – Magnetischer Formgedächtniseffekt

Kompetenz

Zur Messung mechanischer Signale nutzen wir den Piezowiderstandseffekt in Halbleitern. Die von uns entwickelten piezoresistiven Sensoren nutzen Transporteffekte in CMOS-kompatiblen, diffundierten Siliziumstrukturen sowie in Feldeffekttransistoren (Piezo-FETs). Dank innovativer Konzepte sind wir in der Lage, alle Komponenten des mechanischen Spannungstensors zu messen. Sensorchips mit sensorischen Elementen und IC-Schaltungsblöcken werden in kommerzieller CMOS-Technologie gefertigt und zu taktilen Messfühlern, Kraft-, Drehmoment- und Drucksensoren sowie Stressmapping-Chips für eine breite Palette von Anwendungen assembliert. Im Fall der intelligenten Zahnspange werden die Sensorchips mit mikrogefertigten Mikrospulen zu telemetrischen Systemen kombiniert.

In früheren Arbeiten haben wir desweiteren magnetische Formgedächtnislegierungen (NiMnGa) und kapazitive mikromechanische Silizium- und Dünnschichtsensoren für die Messung mechanischer Signale untersucht und eingesetzt.

Tactile Sensor

Ausgewählte Veröffentlichungen

M. Berger et al., „Bayesian Sensor Calibration of a CMOS-Integrated Hall Sensor Against Thermomechanical Cross-Sensitivities”, IEEE Sensors J., 2023; doi: 10.1109/JSEN.2023.3243783
J. Hafner et al., „Long-range telemetric smart orthodontic bracket with CMOS-integrated 3D wirebonder-fabricated microcoils”, Proc. IEEE MEMS Conf. 2020, Vancouver, Canada; doi: 10.1109/MEMS46641.2020.9056274
F. Becker et al., “Miniaturized Six-Degree-of-Freedom Force/Moment Transducers for Instrumented Teeth With Single Sensor Chip”, IEEE Sensors J., 2018; doi: 10.1109/JSEN.2017.2789241
S. Huber et al., „A Fully Integrated Analog Compensation for the Piezo-Hall Effect in a CMOS Single-Chip Hall Sensor Microsystem“, IEEE Sensors J., 2015; doi: 10.1109/JSEN.2014.2385879
B. Lemke, “Piezoresistive CMOS-compatible sensor for out-of-plane shear stress”, Sensors Actuators: A Physical, 2013; doi: 10.1016/j.sna.2012.10.014
J. M. Stephan et al., „The Inverse Magnetic Shape Memory Effect in membranes for Pressure Sensor Applications“, Proc. IEEE Sensors 2012 Conference, Taipei, Taiwan; doi: 10.1109/ICSENS.2012.6411030

Projekte

Dissertationen

Moritz Berger, 2023, “Advanced Calibration Methods for Nonlinear Multisensor Systems”
J. Hafner, 2022, “Telemetric Smart Orthodontic Bracket”
F. Becker, 2020, „Miniaturized force/moment transducers for instrumented teeth“
P. Gieschke, 2015, „Smart Brackets“
Jochen Stephan, 2015, “Mechanical Sensing Based on the Ferromagnetic Shape Memory Alloy NiMnGa”
Matthias Herrmann, 2014, “Silicon-based 3D Tactile Sensors for Coordinate Measurement"
Marc Baumann, 2013, “Robust Piezoresistive CMOS Sensor Microsystems”
Benjamin Lemke, 2012, “CMOS Out-of-plane Stress Sensor Systems for IC Package Analysis”
Michael Doelle, 2006, “Field Effect Transistor Based CMOS Stress Sensors”
Julian Bartholomeyczik, 2006, “Advanced CMOS-Based Stress Sensing Methods and Applications”
Ulrich Wagner, 2005, “Mechanical Reliability of MEMS Structures under Shock Load”
Simon Armbruster, 2005, “Micromachining of Monocrystalline Silicon Membranes for Sensor Applications using Porous Silicon”

Industrielle Projektpartner

Bosch, Intel, Melexis, Micronas, Zeiss IMT

Kontakt

Prof. Dr. Oliver Paul,
Email: paul(usual symbol)imtek.de