Om te voldoen aan de behoefte aan grondstoffen, worden wereldwijd boringen verricht. Overal op de aard-bol werken boorkop zich onder de grond door gesteente heen. Tientallen sensoren meten daarbij onder andere de druk en controleren de poreusiteit. De omstandigheden zijn daarbij extreem: behalve klappen en trillingen moeten de sensoren ook hoge druk en temperatuur doorstaan. De sensoren zenden de data naar de oppervlakte voor analyse door geologen. Onderzoekers aan het Fraunhofer-Institut für Microelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) hebben een druksensorsysteem ontwikkeld dat zelfs bij 250°C nog volledig functioneert.
Druksensoren houden het gemiddeld uit bij temperaturen van 80-125°C. Op grotere diepte is het echter vaak aanmerkelijk warmer. Onderzoekers aan het Fraunhofer-Institut für Microelektronische Schaltungen und Systemen (IMS) hebben een druksensorsysteem ontwikkeld dat zelfs bij 250°C nog volledig functioneert. De druksensoren bestaan uit twee componenten, die zich op een micro-elektronische chip bevinden. De eerste component is de chip zelf, de tweede is de EEPROM. Dit onderdeel slaat alle gemeten waarden op, evenals de data voor de kalibratie.
Oxidelaag
Om te zorgen dat de druksensor ook onder hoge temperaturen nog functioneert, hebben de ontwikkelaars de wafer gemodificeerd. Normaal gesproken zijn wafers schijven van monokristallijn silicium, maar in dit geval gebruiken de wetenschappers siliciumoxide. De extra oxidelaag zorgt voor een betere isolatie en vermindert lekstromen die bij hoge temperaturen kunnen optreden waardoor de gebruikelijke sensoren bij een bepaalde temperatuur haperen.
Door de oxidelaag konden de onderzoekers de isolatie van het geheugen met drie tot vier stappen verbeteren. Theoretisch zouden de druksensoren het tot 350°C moet kunnen uithouden. Experimenten hebben praktisch de stabiliteit aangetoond tot 250°C, vervolgonderzoek bij hogere temperaturen moet nog plaatsvinden. Verder analyseren de onderzoekers de prototypen van de druksensoren in een duurtest.
Het toepassingsbereik is breed. De ingenieurs eens willen de druksensoren voor hoge temperaturen niet alleen gebruiken in de mijnbouw, maar ook in de petrochemie, automotoren en geothermie toepassen.
