Thermische Infrarotsensoren für eine genaue Bewegungsdetektion
Der kontinuierliche Fortschritt bei den Fertigungsverfahren hat zu einer schnellen Entwicklung von integrierten Mikrosensoren, insbesondere von intelligenten Sensoren mit der gleichen Technologie wie bei integrierten Schaltungen (IC), beigetragen. Die Implementierung von Sensoren in komplementäre Metall-Oxid-Halbleitertechnologien (CMOS) kann konkurrenzfähige Preise sicherstellen, indem die Vorteile der Fertigung von IC-Technologien ausgenutzt werden, die bereits auf die kostengünstige Massenfertigung ausgerichtet sind. Das TECH-TIR-Projekt, finanziert vom Fünften Forschungsrahmenprogramm, zielte darauf ab, die Empfindlichkeit von solchen Sensoren zu verbessern. Im Vergleich zu Sensoren, die in speziellen Sensortechnologien zum Einsatz kommen, weisen sie eine geringere Detektionsfähigkeit auf. Forschungsarbeiten, die hierzu in den Elkron Laboratories durchgeführt wurden, zeigten eine Möglichkeit, die geringere Leistungsfähigkeit auszugleichen. Hierfür wurden elektronische Schnittstellen integriert, was in den meisten Fällen eine herausfordernde Aufgabe ist. CMOS als thermoelektrische Infrarotsensoren einzusetzen hat den Vorteil einer linearen selbsterzeugten Resonanz. Es besteht keine Notwendigkeit, eine Spannung anzulegen oder die Temperatur zu regulieren. Der thermische Infrarotarray-Sensor kann auf einem einzigen Chip untergebracht werden, der für die Signalverstärkung und Signalverarbeitung verantwortlich ist. Solch eine Herangehensweise ermöglicht bei der Miniaturisierung von thermischen Infrarotsensoren große Fortschritte, wobei es zu keiner Leistungseinbuße aufgrund elektromagnetischen Rauschens kommt. Darüber hinaus arbeiten CMOS bei niedrigen Spannungen bei gleichbleibend guter Funktionalität, da sie nur einen geringen Energieverbrauch aufweisen. Die hochempfindliche Sensorschnittstelle für CMOS-kompatible thermoelektrische Infrarotsensoren, die im Rahmen des TECH-TIR-Projekts entwickelt und hergestellt wurden, eröffnen interessante Möglichkeiten im Bereich der Bewegungsdetektion. Die gleiche Herangehensweise kann für verschiedene Wellenlängenbereiche und weitere Anwendungsgebiete angepasst werden.
