Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg hat ein Drucksensorsystem entwickelt, das auch bei 250 Grad Celsius noch voll funktionsfähig ist. "Die Drucksensoren bestehen aus zwei Komponenten, die sich auf einem mikroelektronischen Chip oder Wafer befinden", erklärt Hoc Khiem Trieu, Abteilungsleiter am IMS. "Die erste Komponente ist der Sensor selbst, die zweite das EEPROM." Dieser Baustein speichert alle gemessenen Werte sowie Daten für die Kalibrierung. 

Drucksensoren halten im Schnitt normalerweise nur Temperaturen von 80 bis 125 Grad Celsius aus – doch in großen Tiefen ist es oft wesentlich heißer. Besonders für die Förderung von Erdöl ist die höhere Temperaturbeständigkeit von Nutzen.

Breites Anwendungsgebiet.

Damit der Drucksensor auch unter extrem hohen Temperaturen funktioniert, haben die Entwickler den Wafer modifiziert und setzen anstelle von monokristallinem Silizium auf Siliziumoxid. "Die zusätzliche Oxidschicht sorgt für eine bessere Isolation", sagt Trieu. "Sie verhindert Leckströme, die bei besonders hohen Temperaturen auftreten und dafür sorgen, dass herkömmliche Sensoren ab einer gewissen Temperatur versagen."

Auf diese Weise konnte die Isolation der Speicher um drei bis vier Größenordnungen verbessert werden. Theoretisch könnten die Drucksensoren bis zu 350 Grad Celsius ertragen – praktisch nachgewiesen haben die Experten eine Stabilität bis zu 250 Grad. Neben weiteren Untersuchungen bei höheren Temperaturen analysieren die Forscher die Prototypen der Drucksensoren auch in Langzeittests. Das Anwendungsspektrum ist breit: Die Ingenieure wollen die Hochtemperatur-Drucksensoren nicht nur in der Petrochemie, sondern auch in Automotoren einsetzen oder für die Geothermie nutzen.