6.2 - Optimierung der Geometrie eines BIZEPSMikroschwellwertschalters zur Messung der relativen Feuchte
- Event
- 11. Dresdner Sensor-Symposium 2013
2013-12-09 - 2013-12-11
Dreikönigskirche - Haus der Kirche Dresden - Chapter
- Neuartige Sensor-Systeme
- Author(s)
- C. Bellmann, G. Gerlach - TU Dresden/D, R. Sarwar, H. Schlaak - TU Darmstadt/D, A. Steinke, T. Frank - CIS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH, Erfurt/D
- Pages
- 108 - 112
- DOI
- 10.5162/11dss2013/6.2
- ISBN
- 978-3-9813484-5-3
- Price
- free
Abstract
Zur Überwachung der relativen Luftfeuchtigkeit wird ein neuartiger Ansatz für einen leistungslosen feuchtesensitiven Mikroschalter verfolgt. Dieser basiert auf der BIZEPS-Plattform (Binary Zero-Power Sensor) und ermöglicht eine Reduzierung der Systemkomplexität. Die Energie zum mechanischen Schalten wird aus der Messgröße, der relativen Luftfeuchtigkeit, direkt gewonnen. Das Verhalten des Schalters wird durch die feuchtesensitive Volumenquellung einer Polymerschicht als sensitives Element erreicht, welche in Folge eine mechanisch verformbare Siliziumplatte mit biegesteifem Zentrum auslenkt und somit einen elektrischen Kontakt schließt. Für den vorgestellten Mikroschalter wird eine Hydrogelmischung aus 15wt% Polyvinylalkohol (PVA) und 7,5wt% Polyacrylsäure (PAS) verwendet. Die notwendigen geometrischen Abmessungen des biegesteifen Zentrums für eine große Verformung der Biegeplatte wurden mittels analytischen Berechnungen und mit FEM-Simulationen bestimmt. Für eine 20 μm dünne flexible Siliziumplatte mit einer Abmessung von 3800 x 3800 μm2 ergibt sich eine Breite von weniger als 500 μm und eine Dicke von ca. 100 μm.