DE102006062222A1

DE102006062222A1 - Differenzdrucksensor mit Kompensation des statischen Drucks

Info

Publication number: DE102006062222A1
Application number: DE200610062222
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Löffler; Anh Tuan Dr. Tham; Dieter Stolze
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-06-26

Abstract

Ein Differenzdrucksensor 1 umfasst ein Halbleiterelement 2 mit einer Messmembran 3, die von einem Randbereich 4 umgeben ist, und einen Trägerkörper 7, mit dem das Halbleiterelement 2 in einer ringförmigen Fügefläche 8 verbunden ist; wobei die Messmembran auf einer ersten Oberfläche mit einem ersten Druck und über einen Kanal durch den Trägerkörper auf einer zweiten Oberfläche mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist, die Messmembran durch die Druckdifferenz auslenkbar ist, der Differenzdrucksensor durch statischen Druck verformbar ist, das Halbleiterelement mindestens ein erstes verformungsabhängiges Widerstandselement 5 aufweist, das Halbleiterelement ein zweites verformungsabhängiges Widerstandselement 6 aufweist, wobei das erste Widerstandselement 5 und das zweite Widerstandselement 6 so positioniert sind, dass die Widerstandswerte der ersten und zweiten Widerstandselemente, unterschiedliche Empfindlichkeiten bezüglich des statischen Drucks und des Differenzdrucks aufweisen, wobei ferner die von der ringförmigen Fügefläche 8 umschlossene Fläche größer ist, als die Querschnittsfläche des Kanals 9 durch den Trägerkörper.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Differenzdrucksensor mit Kompensation des statischen Drucks.
Derartige Differenzdrucksensoren umfassen ein Halbleiterelement mit einer dünnen Messmembran, die von einem Randbereich umgeben ist, der eine größere Materialstärke aufweist als die Messmembran, und einen Trägerkörper, mit dem das Halbleiterelement entlang des Randbereichs in einer ringförmigen Fügefläche druckdicht verbunden ist; wobei die Messmembran auf einer ersten Oberfläche mit einem ersten Druck P₁ und auf einer zweiten Oberfläche durch einen Kanal, der sich durch den Trägerkörper erstreckt, mit einem zweiten Druck P₂ beaufschlagbar ist, und die Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck eine Auslenkung der Messmembran bewirkt, wobei der Differenzdrucksensor aufgrund unterschiedlicher Kompressionsmodule des Materials des Trägerkörpers und des Materials des Halbleiterelements in Abhängigkeit des statischen Drucks verformbar ist, wobei das Halbleiterelement im Bereich der Messmembran mindestens ein erstes verformungsabhängiges Widerstandselement einer ersten Messschaltung aufweist, um die Verformung der Messmembran zu erfassen, wobei ferner das Halbleiterelement zusätzlich ein zweites verformungsabhängiges Widerstandselement einer zweiten Messschaltung aufweist, um eine Verformung der Messmembran zu erfassen, wobei das erste Widerstandselement der ersten Messschaltung und das zweite Widerstandselement der zweiten Messschaltung so positioniert sind, dass die verformungsabhängigen Signale der ersten Messschaltung und der zweiten Messschaltung, unterschiedliche Abhängigkeitsverhältnisse von dem statischen Druck und dem Differenzdruck aufweisen.
In der Europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 0 083 496 A2 ist ein solcher Differenzdrucksensor mit statischer Druckkompensation offenbart.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Genauigkeit der Bestimmung des statischen Drucks und die Kompensation des statischen Druckfehlers gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.
Untersuchungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung haben ergeben, dass der Durchmesser des Kanals, über den der zweite Druck der Trennmembran zugeführt wird, großen Einfluss auf die Empfindlichkeit des zweiten Widerstandselements zum Erfassen des statischen Drucks hat, und zwar in der Weise, dass die Empfindlichkeit des zweiten Widerstandselements mit zunehmendem Durchmesser des Kanals sinkt. Dies ist insoweit erklärbar, als mit zunehmendem Durchmesser des Kanals das komprimierbare Volumen des Trägerkörpers abnimmt. Dieser Effekt ist beispielsweise in der 3b dargestellt, welche die Ergebnisse von FEM-Simulationen zur Empfindlichkeit des zweiten Widerstandselements dR/R bei einem statischen Druck von 100 bar in Abhängigkeit seines Abstands vom Membranmittelpunkt zeigt. Es ist offensichtlich, dass das zweite Widerstandselement im Bereich des Maximums bei etwa 2,4 mm zu positionieren sein wird. Bei der Kurve mit der höchsten maximalen Empfindlichkeit wurde ein Kanaldurchmesser von 1 mm angesetzt. Zur Berechnung der zweitbesten maximalen Empfindlichkeit wurde ein Kanaldurchmesser von 2 mm angesetzt. Der dritten Kurve lag ein Kanaldurchmesser von 3 mm zugrunde.
In der Europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 0 083 496 A2 wird ein Kanaldurchmesser offenbart, der gleich dem Durchmesser der Fügefläche ist. Der Volumeneinfluss wurde verkannt. In jener Anmeldung ist dem entsprechend auch von einem Druckzuleitungsrohr und nicht von einem Trägerkörper die Rede, auf dessen Volumeneigenschaften es ankäme. Im Ergebnis ist bei einem Differenzdrucksensor gemäß jener Lehre nur mit einer schwachen Empfindlichkeit der statischen Drucksensoren zu rechnen und die Bestimmung des statischen Druck fällt relativ ungenau aus.
Der erfindungsgemäße Differenzdrucksensor umfasst ein Halbleiterelement mit einer Messmembran, die von einem Randbereich umgeben ist, der eine größere Materialstärke aufweist als die Messmembran, und einen Trägerkörper, mit dem das Halbleiterelement entlang des Randbereichs in einer ringförmigen Fügefläche druckdicht verbunden ist, wobei die Messmembran auf einer ersten Oberfläche mit einem ersten Druck P₁ und auf einer zweiten Oberfläche durch einen Kanal, der sich durch den Trägerkörper erstreckt, mit einem zweiten Druck P₂ beaufschlagbar ist, und die Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck eine Auslenkung der Messmembran bewirkt, und wobei der Differenzdrucksensor insbesondere aufgrund unterschiedlicher Kompressionsmodule des Materials des Trägerkörpers und des Materials des Halbleiterelements eine Verformung in Abhängigkeit des statischen Drucks verformbar ist, wobei das Halbleiterelement im Bereich der Messmembran mindestens ein erstes verformungsabhängiges Widerstandselement einer ersten Messschaltung aufweist, um die Verformung der Messmembran zu erfassen, wobei ferner das Halbleiterelement zusätzlich ein zweites verformungsabhängiges Widerstandselement einer zweiten Messschaltung aufweist, um eine Verformung der Messmembran zu erfassen, wobei das erste Widerstandselement der ersten Messschaltung und das zweite Widerstandselement der zweiten Messschaltung so positioniert sind, dass die verformungsabhängigen Signale der ersten Messschaltung und der zweiten Messschaltung unterschiedliche Abhängigkeitsverhältnisse von dem statischen Druck und dem Differenzdruck aufweisen, wobei ferner die von dem inneren Rand der ringförmigen Fügefläche umschlossene Fläche größer ist, als die mittlere Querschnittsfläche des Kanals der sich durch den Trägerkörper erstreckt.
Das Verhältnis zwischen der von dem inneren Rand der Fügefläche umschlossenen Fläche zu der mittleren Querschnittsfläche des Kanals durch den Trägerkörper ist beispielsweise mindestens 2:1, vorzugsweise mindestens 4:1 weiter bevorzugt mindestens 8:1, und besonders bevorzugt mindestens 16:1.
Die unterschiedlichen Abhängigkeitsverhältnisse erlauben insbesondere, den Einfluss der Verformung des Differenzdrucksensors aufgrund eines effektiven statischen Drucks auf das Signal der ersten Messschaltung, anhand des Signals der zweiten Messschaltung genauer zu ermitteln.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann anhand des Signals der ersten Messschaltung und ggf. zusätzlich des Signals der ersten Messschaltung der effektive statische Druck ermittelt und als Messwert ausgegeben werden.
Der statische Druck, welcher die Kompression des Differenzdrucksensors und damit die Verformung des Differenzdrucksensors aufgrund der unterschiedlichen Kompressionsmodule der Materialien von Trägerkörper und Halbleiterelement bewirkt, ist streng genommen nicht ein einziger statischer Druck, sondern es handelt sich um zwei unterschiedliche Druckwerte, nämlich P1 und P2, die auf den Differenzdrucksensor einwirken. Insoweit, als die Differenz zwischen P₁ und P₂ gewöhnlich um einige Größenordnungen kleiner ist P₁ bzw. P₂ ist es in den meisten Fällen gerechtfertigt, zur davon auszugehen dass gilt P₁ = P₂, soweit Betrachtungen des statischen Drucks betroffen sind. Jedenfalls ist es derzeit bevorzugt, zur Ermittlung der Kennlinie des zweiten Widerstandselements der zweiten Messschaltung als Funktion des statischen Drucks, den Differenzdrucksensor mit einem isostatischen Druck, also P₁ = P₂, zu beaufschlagen.
Dem entsprechend wird umgekehrt im Messbetrieb einem Signal der zweiten Messschaltung zunächst ein effektiver statischer Druck zugeordnet, der die Verformung bewirkt hat, unabhängig davon, ob tatsächlich die Näherung P₁ = P₂ exakt gilt.
In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Trägerkörper Glas, beispielsweise ein Borosilikatglas wie Pyrex. Es ist derzeit bevorzugt, das Halbleiterelement und den Trägerkörper über anodisches Bonden miteinander zu fügen.
Damit der Differenzdruck und der statische Druck bestimmt werden können, ist es vorteilhaft, wenn das Signal der ersten Messschaltung und das Signal der zweiten Messschaltung als Funktionen von der Druckdifferenz und des statischen Drucks voneinander linear unabhängig sind.
In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Empfindlichkeit E₁(Δp) des Signals S₁ der ersten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks, die definiert ist als
wobei Δp^max die maximale Druckdifferenz des Messbereichs des Differenzdrucksensors ist, mindestens um einen Faktor F₁ größer ist als die Querempfindlichkeit Q₁(p_stat) des Signals S₁ der ersten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
wobei pmaxstat der für den Differenzdrucksensor spezifizierte maximale statische Druck für den Messbetrieb ist, und wobei F₁ mindestens 4, vorzugsweise mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 16 beträgt.
Entsprechend ist vorzugsweise die Empfindlichkeit E₂(p_stat) des Signals S₂ der zweiten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
mindestens um einen Faktor F₂ großer ist als die Querempfindlichkeit Q₂(Δp) des Signals S2 der zweiten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks, die definiert ist als
Die Definitionen von E₁ und Q₂ gelten insbesondere für pstat << pmaxstat , beispielsweise bei p_stat = Atmosphärendruck zumindest für ...
In einer ähnlichen Darstellungsweise der Erfindung ist die relative Widerstandsempfindlichkeit ER₁(Δp) des Widerstandswerts R₁ des ersten Widerstandselements der ersten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks, die definiert ist als
mindestens um einen Faktor F₁ größer ist als die relative Widerstandsquerempfindlichkeit QR₁(p_stat) des Widerstandswerts R₁ des ersten Widerstandselements R1 der ersten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
wobei F₁ mindestens 4, vorzugsweise mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 16 beträgt.
Entsprechend ist vorzugsweise die relative Widerstandsempfindlichkeit ER₂(p_stat) des Widerstandswerts R₂ des zweiten Widerstandselements der zweiten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
mindestens um einen Faktor F₂ großer ist als die Widerstandsquerempfindlichkeit QR₂(Δp) des Widerstandswerts R₂ des zweiten Widerstandselements der zweiten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks, die definiert ist als
wobei F₂ mindestens 4, vorzugsweise mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 16 beträgt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erste Messschaltung mindestens eine Halbbrückenschaltung mit zwei verformungsabhängigen Widerstandselementen, vorzugsweise eine Vollbrückenschaltung mit vier verformungsabhängigen Widerstandselementen.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung umfasst die zweite Messschaltung mindestens eine Halbbrückenschaltung mit zwei verformungsabhängigen Widerstandselementen bzw. eine Vollbrückenschaltung mit vier verformungsabhängigen Widerstandselementen.
Die Erfindung wird nun anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:
1: einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Differenzdrucksensor;
2: eine Darstellung der Verformung des erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors unter Einfluss eines statischen Druckes von 100 bar anhand von FEM-Daten;
3a: eine Darstellung der Empfindlichkeit dR/R eines Widerstandselements in Abhängigkeit seiner Position auf der Chipoberfläche bei einem statischen Druck von 100 bar und einem Differenzdruck von 0 mbar;
3b: eine Darstellung der Empfindlichkeit dR/R eines Widerstandselements in Abhängigkeit seiner Position auf der Chipoberfläche bei einem statischen Druck von 100 bar und einem Differenzdruck von 0 mbar für verschiedene Kanaldurchmesser; und
3c: eine Darstellung der Empfindlichkeit dR/R eines Widerstandselements in Abhängigkeit seiner Position auf der Chipoberfläche bei einem einem Differenzdruck von 100 mbar und einem statischen Druck von 1 bar bzw. 100 bar und einem Kanaldurchmesser von 1 mm.
Der in 1 dargestellte Differenzdrucksensor 1 umfasst als Halbleiterelement einen Siliziumchip 2 mit einer Messmembran 3 die einen gegenüber dem Randbereich 4 des Siliziumchips 2 dünneren zentralen Abschnitt aufweist. Die Messmembran weist vier erste Widerstandselemente 5 auf, die in bekannter Weise zu einer Vollbrücke verschaltet sind, um einen Differenzdruck zwischen der oberen Oberfläche der Messmembran 3 und der unteren Oberfläche der Messmembran 3 zu erfassen. Die ersten Widerstandselemente 5 können beispielsweise in der Peripherie des ausgedünnten Abschnitts, bzw. im Übergangsbereich zum dickeren Randbereich 4 des Siliziumchips 2 angeordnet sein. Einzelheiten zur Positionierung der ersten Widerstandselemente 5 werden weiter unten erörtert.
Der Differenzdrucksensor umfasst weiterhin zweite Widerstandselemente 6, die im bereich der messmembranseitigen Oberfläche des Siliziumchips 2 in dessen dickeren Randbereich 4 präpariert sind.
Einzelheiten zur Positionierung der zweiten Widerstandselemente werden weiter unten erörtert.
Der Silizimchip ist auf einem Trägerkörper 7 aus Pyrex mittels anodischen Bondens entlang einer umlaufenden Fügestelle 8 verbunden, wobei sich die Fügestelle über die gesamte Kontaktfläche zwischen dem Siliziumchip und dem Trägerkörper erstreckt.
Durch den Trägerkörper verläuft ein Kanal 9 im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Fügestelle 8, wobei der Kanal vorzugsweise im Zentrum der durch die Fügestelle umschlossenen Fläche mündet. Die Querschnittsfläche des Kanals ist erheblich kleiner als die von der Fügestelle umschlossene Fläche.
Der Kanaldurchmesser beträgt beispielsweise 1 mm während die von der Fügestelle eingeschlossene Fläche beispielsweise eine Breite von etwa 5 mm aufweisen kann.
2 zeigt den Effekt der isostatischen Druckbeaufschlagung des erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors mit einem Druck von 100 bar, wobei die Figur nur einen Längsschnitt vom Rand bis zum Zentrum des Sensors darstellt. Hierbei ist deutlich zu erkennen, wie der Trägerkörper 7 komprimiert ist, wodurch die Fügestelle 8 in Richtung des Zentrums des Sensors 1 verschoben wird. Da der Siliziumschip 2 nicht entsprechend komprimiert wird, wird die Messmembran 3 ausgelenkt, um den nunmehr bestehenden Längenunterschied zwischen Siliziumchip und Trägerkörper auszugleichen.
Eine solche Auslenkung der Messmembran kann ggf. einen Differenzdruck vortäuschen, wenn die ersten Widerstandselemente ungünstig positioniert sind. Im Folgenden wird deshalb die Positionierung der ersten und zweiten Widerstandselemente erörtert.
3a, b, c stellen allgemein die Empfindlichkeit dR/R eines Widerstandselements in Abhängigkeit seiner Position auf der Chipoberfläche für verschiedene Randbedingungen dar, wobei die Position als Abstand d vom Chipzentrum angegeben ist. Die Empfindlichkeit dR/R ist hierbei definiert als die Änderung des Widerstandswerts eines Widerstandselements bei den jeweils angegebenen Druckwerten gegenüber dem Widerstandswert bei einem Vergleichsdruck, wobei der Vergleichsdruck für statische Drücke 1 bar ist, und für Differenzdrücke 0 bar beträgt.
Nach 3a ist bei einem isostatischen Druck von 100 bar deutlich ein Empfindlichkeitsmaximum bei etwa d = 2,4 mm zu erkennen. Dies liegt im Randbereich des betrachteten Halbleiterchips. Diese Position empfiehlt sich somit für das zweite Widerstandselement, welches zum Erfassen des statischen Drucks eingesetzt werden soll.
3b vertieft die Aussage von 3a, wobei als zusätzlicher Freiheitsgrad der Durchmesser des Kanals 9 hinzukommt. Die maximale Empfindlichkeit bei im wesentlichen unveränderter Position sinkt mit steigendem Kanaldurchmesser, wie die Kurven für Kanaldurchmesser von 1 mm, 2 mm, und 3 mm zeigen. insofern ist derzeit ein Kanaldurchmesser von etwa 1 mm bevorzugt.
3c zeigt die Empfindlichkeit bei einem Differenzdruck von 100 mbar, einem statischen Druck von 1 bar bzw. 100 bar, und 1 mm. Das Empfindlichkeitsmaximum für den Differenzdruck ist eindeutig bei etwa 1,6 mm auszumachen. Hier liegt insoweit die ideale Position für die ersten Widerstandselemente zum Erfassen des Differenzdrucks. Diese Position liegt etwa am Rand des abgedünnten Bereichs der Trennmembran, in dem die Materialstärke zuzunehmen beginnt.
Die beiden Kurven unterscheiden sich wahrnehmbar in dem Bereich d > 1,6 mm. In der abfallenden Flanke des Empfindlichkeitswerts bis etwa d = 1,8 mm verläuft die Kurve für den statischen Druck von 100 bar etwas unterhalb der Kurve für einen statischen Druck von 1 bar. Hier ist offensichtlich die Querempfindlichkeit für die ersten Widerstandselemente zum Erfassen des Differenzdrucks zu erkennen. Im Bereich d > 2 mm ist die Empfindlichkeit bezüglich des Differenzdrucks vernachlässigbar. Lediglich der bereits diskutierte Einfluss des statischen Drucks ist zu erkennen.
Im Ergebnis wird für den hier berechneten Differenzdrucksensor die ersten Widerstandselemente zum Erfassen des Differenzdrucks etwa im Abstand von d = 1,6 mm vom Zentrum der Messmembran am Rand des abgedünnten Bereichs der Messmembran positioniert werden und die zweiten Widerstandselemente zum Erfassen des statischen Drucks in einem Abstand von etwa d = 2,4 mm im dicken Randbereich des Siliziumchips außerhalb der Messmembran.
Die Fügestelle schließt eine Fläche von etwa 13 mm² ein, während der Kanal eine Querschnittsfläche von etwa 0,8 mm aufweist.
Im Ergebnis weist der Differenzdrucksensor eine optimierte Empfindlichkeit sowohl hinsichtlich des Differenzdrucks als auch hinsichtlich des separat erfassbaren statischen Drucks auf und erlaubt somit nicht nur eine optimale Kompensation der Querempfindlichkeit auf den statischen Druck, sondern zugleich die Ausgabe des statischen Druckwerts als separaten Messwert.

Claims

Differenzdrucksensor (1), umfassend ein Halbleiterelement (2) mit einer Messmembran (3), die von einem Randbereich (4) umgeben ist, der eine größere Materialstärke aufweist als die Messmembran; und einen Trägerkörper (7), mit dem das Halbleiterelement (2) entlang des Randbereichs in einer ringförmigen Fügefläche (8) druckdicht verbunden ist; wobei die Messmembran auf einer ersten Oberfläche mit einem ersten Druck P₁ und auf einer zweiten Oberfläche mit einem zweiten Druck P₂ beaufschlagbar ist, und die Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck eine Auslenkung der Messmembran bewirkt, der Differenzdrucksensor insbesondere aufgrund unterschiedlicher Kompressionsmodule des Trägerkörpers und des Halbleiterelements durch statischen Druck verformbar sind, das Halbleiterelement im Bereich der Messmembran (3) mindestens ein erstes verformungsabhängiges Widerstandselement (5) einer ersten Messschaltung aufweist, um die Verformung der Messmembran zu erfassen, das Halbleiterelement zusätzlich ein zweites verformungsabhängiges Widerstandselement (6) einer zweiten Messschaltung aufweist, um eine Verformung der Messmembran zu erfassen, wobei das erste Widerstandselement (5) der ersten Messschaltung und das zweite Widerstandselement der zweiten Messschaltung (6) so positioniert sind, dass die verformungsabhängigen Signale der ersten Messschaltung und der zweiten Messschaltung, unterschiedliche Abhängigkeitsverhältnisse von dem statischen Druck und dem Differenzdruck aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem inneren Rand der ringförmigen Fügefläche (8) umschlossene Fläche größer ist, als die mittlere Querschnittsfläche des Kanals (9), der sich durch den Trägerkörper erstreckt,
Differenzdrucksensor nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis zwischen der von dem inneren Rand der Fügefläche umschlossenen Fläche zu der mittleren Querschnittsfläche des Kanals durch den Trägerkörper ist beispielsweise mindestens 2:1, vorzugsweise mindestens 4:1 weiter bevorzugt mindestens 8:1, und besonders bevorzugt mindestens 16:1 beträgt.
Differenzdrucksensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Einfluss der Verformung des Drucksensors aufgrund eines effektiven statischen Drucks auf das Signal der ersten Messschaltung, anhand des Signals der zweiten Messschaltung ermittelt werden kann, wodurch der tatsächlich an der Messmembran vorliegende Differenzdruck genauer bestimmbar ist.
Differenzdrucksensor nach Anspruch 3, wobei anhand des Signals der zweiten Messschaltung und ggf. zusätzlich des Signals der ersten Messschaltung der aktuelle effektive statische Druck ermittelt und als Messwert ausgegeben werden kann.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trägerkörper Glas, beispielsweise ein Borosilikatglas wie Pyrex umfasst.
Differenzdrucksensor nach Anspruch 5, wobei das Halbleiterelement und den Trägerkörper über anodisches Bonden miteinander gefügt sind.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Empfindlichkeit E₁(Δp) eines Signals S₁ der ersten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks, die definiert ist als
mindestens um einen Faktor F₁ größer ist als eine Querempfindlichkeit Q₁(p_stat) des Signals S₁ der ersten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
wobei F₁ mindestens 4, vorzugsweise mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 16 beträgt.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei, eine Empfindlichkeit E₂(p_stat) eines Signals S₂ der zweiten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
mindestens um einen Faktor F₂ größer ist als eine Querempfindlichkeit Q₂(Δp) des Signals S₂ der zweiten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks. die definiert ist als
wobei F₂ mindestens 4, vorzugsweise mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 16 beträgt.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei, eine relative Widerstandsempfindlichkeit ER₁(Δp) des Widerstandswerts R₁ des ersten Widerstandselements der ersten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks, die definiert ist als
mindestens um einen Faktor F₁ größer ist als die relative Widerstandsquerempfindlichkeit QR₁(p_stat) des Widerstandswerts R₁ des ersten Widerstandselements R1 der ersten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
wobei FR₁ mindestens 4, vorzugsweise mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 16 beträgt.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei, eine relative Widerstandsempfindlichkeit ER₂(p_stat) des Widerstandswerts des zweiten Widerstandselements der zweiten Messschaltung auf Änderungen des statischen Drucks, die definiert ist als
mindestens um einen Faktor FR₂ großer ist als eine relative Widerstandsquerempfindlichkeit QR₂(Δp) des Widerstandswerts des zweiten Widerstandselements der zweiten Messschaltung auf Änderungen des Differenzdrucks, die definiert ist als
wobei F₂ mindestens 4, vorzugsweise mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 16 beträgt.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine erste Widerstandselement der ersten Messschaltung in einer Randzone der Messmembran angeordnet ist, die an den Randbereich des Halbleiterelements anschließt.
Differenzdrucksensor nach Anspruch 11, wobei die Randzone der Messmembran zum Randbereich hin eine Übergangszone umfasst, in welcher die Materialstärke der der Randzone zunimmt.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine zweite Widerstandselement der zweiten Messschaltung außerhalb der Messmembran im Randbereich des Halbleiterelements angeordnet ist.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Messschaltung mindestens eine Halbbrückenschaltung mit zwei verformungsabhängigen Widerstandselementen, vorzugsweise eine Vollbrückenschaltung mit vier verformungsabhängigen Widerstandselementen aufweist.
Differenzdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Messschaltung mindestens eine Halbbrückenschaltung mit zwei verformungsabhängigen Widerstandselementen bzw. eine Vollbrückenschaltung mit vier verformungsabhängigen Widerstandselementen aufweist.