Wider den Mief

Physik Journal - Der Protoyp eines Ein-Chip-Sensors misst Luftfeuchtigkeit und Gaskonzentration zugleich.

Fährt ein Auto in einen Tunnel, gelangen durch die Lüftungsschlitze Abgase in den Innenraum. Verhindern kann dies der Fahrer, wenn er rechtzeitig den entsprechenden Schalter von „Außenluft“ auf „Umluft“ stellt. Auch Klimaanlagen in Bürogebäuden arbeiten manchmal nur unzureichend, wenn die Luft zu sauerstoffarm oder zu feucht ist.

Abhilfe könnte ein nur fingernagelgroßer Chip schaffen, den das Freiburger Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik zusammen mit der Hochschule Furtwangen und der Universität Freiburg entwickelt hat. Der Chip vereint Feuchte- und Gassensor in einem Bauteil. Bislang waren hierfür zwei getrennte Sensoren mit der jeweils zugehörigen Elektronik nötig, weil der Feuchtesensor nur bei Raumtemperatur zuverlässig arbeitet, der Gassensor dagegen eine Betriebstemperatur von 200 bis 400 °C benötigt.

Abb.: Neuartiges Doppelpack: Der Feuchtesensor (unten) wird durch die beiden sich ergänzenden Gas-Sensoren (oben) nicht beeinträchtigt. (Quelle: Fraunhofer IPM)

Ein Trick, durch den die beiden Sensoren thermisch getrennt sind, ermöglicht mit wenig Mehraufwand in der Herstellung ihre Integration in einem Chip: Bis auf einige dünne Stege, die für die Kontaktierung erforderlich sind, haben die Wissenschaftler das Material des Chips um die Sensoren herum weggeätzt. Die nur 20 μm dicken und 60 μm breiten Stege leiten die bei den Gassensoren entstehende Wärme so schlecht, dass die beiden unterschiedlichen Sensortypen sich nicht mehr gegenseitig stören. Ein MOSEL (Mikrostrukturiertes Sensorarray zur Luftqualitätsmessung) genannter Prototyp kann gleichzeitig die Luftfeuchtigkeit und die Konzentrationen von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden und Sauerstoff messen.

Michael Vogel

Quelle: Physik Journal, Juli 2007, S. 16