EP1397654A1 - Temperatursensor - Google Patents

Temperatursensor

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Publication number
EP1397654A1
EP1397654A1 EP02740356A EP02740356A EP1397654A1 EP 1397654 A1 EP1397654 A1 EP 1397654A1 EP 02740356 A EP02740356 A EP 02740356A EP 02740356 A EP02740356 A EP 02740356A EP 1397654 A1 EP1397654 A1 EP 1397654A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature sensor
resistor
temperature
resistors
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02740356A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Isolde Simon
Michael Arndt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1397654A1 publication Critical patent/EP1397654A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/08—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values
    • G01K3/10—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values in respect of time, e.g. reacting only to a quick change of temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • G01K7/186—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer using microstructures

Definitions

  • the invention relates to a temperature sensor according to the type of the independent claim.
  • Hollow body is formed and which is pressed in in the event of a side impact, so that a brief adiabatic temperature increase occurs in the hollow body.
  • This adiabatic temperature rise is measured with the temperature sensor and thus used for side impact detection. It is therefore the object of the invention to provide a temperature sensor which separates an adiabatic temperature rise from slow temperature rises with little effort.
  • the temperature sensor according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that a plurality of resistors are formed in the temperature sensor as a circuit to a temporal by means of their different thermal time constants Perform high pass filtering and thus separate a rapid temperature rise, such as occurs in a side impact, from a slow temperature rise, such as occurs due to heating. This saves complex evaluation electronics. The signal of the circuit then ultimately only responds to rapid temperature changes resulting from a side impact.
  • circuit of the resistors is designed as a Wheatstone bridge, so that the
  • Difference signal of the bridge is used as an indicator of a rapid temperature rise, because only if there is a rapid temperature rise, the Wheatstone bridge is brought into an imbalance, since the resistances change briefly due to the temperature and the bridge is thus detuned briefly. After a certain time, all resistances, usually four in the case of a Wheatstone bridge, then increase in temperature, which brings the bridge back into balance. The differential voltage will then go back to zero volts. It is thus possible to filter the signal over time only on the basis of the thermal properties of the bridge resistors. This represents a particularly simple filtering of the temperature signal.
  • a resistance of the bridge is arranged on a membrane, preferably a dielectric membrane, the thermal time constant of which can be adjusted by the size of the membrane, that is to say its area and thickness, and the size of the resistance.
  • a passivation layer on the resistor that is to say, for example, a silicon dioxide cover layer.
  • the resistive resistance material here is usually platinum.
  • the opposite resistance to the resistance on the membrane in the Wheatstone bridge can advantageously also be arranged on the substrate, that is, usually the semiconductor, here silicon. The greater thickness of the substrate compared to the membrane results in a higher thermal time constant for this second resistor.
  • the ratio of the thermal time constant can be changed by the thickness of the membrane and the substrate.
  • a cover layer or a passivation layer can also be applied to this second resistor.
  • the two other resistors of the bridge can be implemented as external resistors, i.e. as commercially available carbon film or metal film resistors.
  • the second resistor instead of arranging the second resistor on the substrate, it is also possible to design it as a thick-film platinum resistor on a separate ceramic substrate or as a platinum wire resistor. It is important that the temperature coefficient of this second resistor is equal to the first resistor on the membrane.
  • FIG. 1 shows a temperature-time diagram for resistors with different thermal time constants
  • FIG. 2 shows a block diagram of a circuit according to the invention
  • FIG. 3 shows the change over time of the differential voltage of the Wheatstone bridge in the event of a rapid temperature rise
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of the temperature sensor according to the invention
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a resistor with a cover layer.
  • a circuit is now used to distinguish between rapid and slow temperature increases, in which individual resistors, which consist of a temperature-sensitive resistance material, are used with different thermal time constants.
  • individual resistors which consist of a temperature-sensitive resistance material
  • thermal time constants When the temperature rises rapidly, this leads to a brief detuning of a bridge, which is used here as a circuit and leaves to recognize such a side impact.
  • the different thermal time constants cause the resistances to change at different rates with regard to their resistance value.
  • Temperature sensors are usually manufactured using micromechanics. Platinum is usually used as the resistance material.
  • the structures are then mostly meandering structures, the arrangement on a membrane as well as on the actual semiconductor substrate surrounding the membrane being available.
  • external resistors i.e. wire, carbon film, metal film or thick film resistors, can be used.
  • the temperature TR of an electrical resistance which is exposed to a temperature jump of the height ⁇ T at an ambient temperature g can be represented by the following equation 1.
  • ⁇ denotes the thermal time constant of the resistance. It is calculated from the following equation 2 from the specific heat capacity CR des
  • Resistance material, mass m ⁇ of resistance and thermal resistance Ry ⁇ of heat dissipation from resistance :
  • Figure 1 shows as a temperature-time diagram the temperature rise for three such resistors, each with different time constants.
  • the resistance the characteristic of which is marked by the squares, shows a very rapid rise in temperature and then saturates.
  • the resistance, the characteristic of which is marked by the crosses shows a characteristic with only half the slope, which takes longer to reach a saturation value.
  • the characteristic curve, which is marked by the circles shows a resistance, the temperature rise of which is more or less linear and which does not become saturated during the time shown of 100 ms.
  • Figure 3 shown as a voltage-time diagram.
  • the maximum value of the temperature rise can already be recognized by the differential voltage after approx. 10 ms. After a certain time, all the resistors return to the new elevated temperature, causing the bridge to re-enter
  • FIG. 2 shows a circuit according to the invention as a block diagram.
  • the resistors R1 and R2 are connected in one branch and the resistors R3 and R4 in a parallel branch.
  • the Resistors are characterized by their temperature constants ⁇ l, ⁇ 2, ⁇ 3 and ⁇ 4.
  • ⁇ 2 is the smallest temperature constant
  • ⁇ 4 the next largest
  • ⁇ l and ⁇ 3 are at least as large as ⁇ 4, if not larger.
  • the temperature coefficients are designed so that Oil is 3 and 2 are ⁇ 4.
  • R2 and R4 are connected to ground and Rl and R3 together to the
  • the differential voltage which is tapped between the points R1 and R2, and R3 and R4, is amplified by a measuring amplifier 1, in order to then be filtered by a high-pass filter 2.
  • the differential voltage is then present at output 3. This is then transmitted to a control unit of a restraint system in order to then be included in the triggering algorithm that the control unit calculates.
  • the control unit calculates.
  • Temperature sensor is used as a plausibility sensor and that the plausibility check is already carried out by a processor that is directly assigned to the temperature sensor.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the circuit of the temperature sensor according to the invention.
  • the external resistors R1 and R3 have been omitted for the sake of simplicity.
  • R2 is applied here on a membrane 5 as a meandering structure 7, electrodes 6 then being used for connection to the bridge according to FIG. 2.
  • the electrodes 6 lie on the substrate 4.
  • the resistor R4 is arranged on the substrate 4, also with a meandering structure 8 and electrodes 9, which are used for the connection into the Wheatstone bridge.
  • the profile of this semiconductor structure is shown in section, that is to say the upper image in FIG.
  • the substrate is much thicker than the actual membrane, which gives the resistor R4 a higher thermal time constant due to the higher thermal capacity.
  • the membrane 5 is realized here as a dielectric membrane, while the substrate 4 consists of silicon.
  • the membrane 5 is then structured by deposition and etching process.
  • the external resistors R1 and R3 can also be arranged on the substrate 4, similar to R4 or as external resistors, such as carbon layer or
  • Metal film resistors are.
  • the resistor R4 can then preferably be implemented as an external platinum resistor, either as a thick-film platinum resistor on a ceramic substrate or as a platinum wire resistor. It is particularly important to ensure that the temperature coefficient of R4 remains the same as R2. With an external resistor R4, larger thermal time constants can be achieved than is possible for a resistor on a substrate.
  • Another option for changing the thermal time constant of a resistor is to apply a passivation layer, that is to say a cover layer, to the resistor material.
  • Figure 5 shows schematically such an arrangement in cross section.
  • the platinum resistor 7 is also arranged on the substrate 4, on which there is a cover layer
  • This cover layer 10 is made of silicon dioxide here. However, other dielectrics can also be used. Even such a dielectric layer acts as heat storage and thus changes the thermal time constant of the respective resistor.

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Abstract

Es wird ein Temperatursensor vorgeschlagen, bei dem mehrere Widerstände, die zur Temperatursensierung verwendet werden, mit unterschiedlichen Zeitkonstanten in einer Schaltung miteinander verdrahtet sind. Es wird dabei vorzugsweise eine Wheatstone-Brücke verwendet, bei der aufgrund der unterschiedlichen Zeitkonstanten bei einem schnellen Temperaturanstieg es zu einer Verstimmung der Brücke kommt und somit ein schneller Temperaturanstieg insbesondere zur Seitenaufprallsensierung leicht aus den Messsignalen herausgefiltert werden kann.

Description

Temperatursensor
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Temperatursensor nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Es ist bereits aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10057258 bekannt, einen Temperatursensor zur Seitenaufprallsensierung zu verwenden. Dabei wird der Temperatursensor in einem Seitenteil angeordnet, das als
Hohlkörper ausgebildet ist und das bei einem Seitenaufprall eingedrückt wird, so daß ein kurzzeitiger adiabatischer Temperaturanstieg in dem Hohlkörper auftritt. Dieser adiabatische Temperaturanstieg wird mit dem Temperatursensor gemessen und somit zur Seitenaufpralldetektion verwendet. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Temperatursensor zu schaffen, der mit wenig Aufwand einen adiabatischen Temperaturanstieg von langsamen Temperaturanstiegen trennt.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Temperatursensor mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mehrere Widerstände in dem Temperatursensor als eine Schaltung ausgebildet sind, um mittels ihrer unterschiedlichen thermischen Zeitkonstanten eine zeitliche Hochpaßfilterung durchzuführen und somit einen schnellen Temperaturanstieg, wie er bei einem Seitenaufprall auftritt, von einem langsamen Temperaturanstieg, wie er durch eine Erwärmung auftritt, zu trennen. Dies spart eine aufwendige Auswerteeleketronik. Das Signal der Schaltung reagiert dann nämlich letztlich nur auf schnelle Temperaturänderungen, die von einem Seitenaufprall herrühren.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte
Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Temperatursensors möglich.
Besonders vorteilhaft ist, daß die Schaltung der Widerstände als Wheatstone-Brücke ausgebildet ist, so daß das
Differenzsignal der Brücke als Indikator für einen schnellen Temperaturanstieg verwendet wird, denn nur wenn es zu einem schnellen Temperaturanstieg kommt, wird die Wheatstone- Brücke in ein Ungleichgewicht gebracht, da sich die Widerstände aufgrund der Temperatur kurzzeitig ändern und somit die Brücke kurzzeitig verstimmt wird. Nach einer gewissen Zeit nehmen dann alle Widerstände, bei einer Wheatstone-Brücke üblicherweise vier, die erhöhte Temperatur an, wodurch die Brücke sich dann wieder ins Gleichgewicht versetzt. Die Differenzspannung wird dann wieder auf null Volt zurückgehen. Damit ist es möglich, eine zeitliche Filterung des Signals nur aufgrund der thermischen Eigenschaften der Brückenwiderstände zu erreichen. Dies stellt eine besonders einfache Filterung des Temperatursignals dar.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß ein Widerstand der Brücke auf einer Membran, vorzugsweise einer dielektrischen Membran angeordnet ist, dessen thermische Zeitkonstante durch die Größe der Membran, also ihre Fläche und Dicke, und die Größe des Widerstands eingestellt werden kann. Ein weiterer Parameter, um die thermische Zeitkonstante einzustellen, ist durch eine Dicke einer Passivierungsschicht auf dem Widerstand, also beispielsweise einer Silizium-Dioxid- Deckschicht, gegeben. Das resistive Widerstandsmaterial ist hier üblicherweise Platin. Der gegenüberliegende Widerstand zu dem Widerstand auf der Membran in der Wheatstone-Brücke kann dabei vorteilhafterweise auch dem Substrat, also üblicherweise dem Halbleiter, hier Silizium, angeordnet werden. Durch die größere Dicke des Substrats gegenüber der Membran wird eine höhere thermische Zeitkonstante für diesen zweiten Widerstand erreicht. Daher kann durch die Dicke der Membran und des Substrats das Verhältnis der thermischen Zeitkonstanten geändert werden. Auch auf diesem zweiten Widerstand kann eine Deckschicht oder eine Passivierungsschicht aufgebracht werden. Die beiden weiteren Widerstände der Brücke können als externe Widerstände realisiert werden, also als handelsübliche Kohleschichtoder Metallschichtwiderstände. Anstatt den zweiten Widerstand auf dem Substrat anzuordnen, ist es auch möglich, ihn als Dickschicht-Platinwiderstand auf einem gesonderten Keramiksubstrat oder als Platindrahtwiderstand auszuführen. Wichtig dabei ist, daß der Temperaturkoeffizient von diesem zweiten Widerstand gleich dem ersten Widerstand auf der Membran ist.
Es ist weiterhin von Vorteil, daß durch eine Kombination der erfindungsgemäßen Schaltung des Temperatursensors mit einem Filter eine höhere Filtersteilheit erreicht wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen: Figur 1 ein Temperatur-Zeit-Diagramm für Widerstände mit unterschiedlichen thermischen Zeitkonstanten, Figur 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung,
Figur 3 die zeitliche Änderung der Differenzspannung der Wheatstone-Brücke bei einem schnellen Temperaturanstieg, Figur 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Temperatursensors und
Figur 5 eine schematische Querschnittdarstellung eines Widerstands mit Deckschicht.
Beschreibung
Die Seitenaufprallsensierung wird zunehmend in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um einen Seitenairbag bei einem Seitenaufprall zum Schutz der Fahrzeuginsassen entsprechend anzusteuern. Verschiedene Sensierungskonzepte werden dabei entwickelt, wobei eines davon die Auswertung des adiabatischen Temperaturanstiegs in einem als Hohlkörper ausgebildeten Seitenteil eines Fahrzeugs ist. Dabei muß ein schneller Temperatursensor eingesetzt werden, um diesen schnellen Temperaturanstieg auch erkennen zu können. Weiterhin ist es notwendig zwischen sehr langsamen Temperaturanstiegen und diesen schnellen Temperaturanstiegen, die einen Seitenaufprall vermuten lassen, zu unterscheiden. Um die Erkennung eines Seitenaufpralls zu verifizieren, wird üblicherweise ein Plausibilisierungssensor und dabei insbesondere ein Beschleunigungssensor eingesetzt .
Erfindungsgemäß wird nun zur Unterscheidung zwischen schnellen und langsamen Temperaturanstiegen eine Schaltung verwendet, bei der einzelne Widerstände, die aus einem temperatursensitiven Widerstandsmaterial bestehen, mit unterschiedlichen thermischen Zeitkonstanten eingesetzt werden. Dies führt dann bei einem schnellen Temperaturanstieg zu einer kurzfristigen Verstimmung einer Brücke, die hier als Schaltung eingesetzt wird und läßt damit einen solchen Seitenaufprall erkennen. Die unterschiedlichen thermischen Zeitkonstanten führen dazu, dass sich die Widerstände bezüglich ihres Widerstandswerts unterschiedlich schnell verändern.
Temperatursensoren werden üblicherweise mit Mitteln der Mikromechanik hergestellt. Als Widerstandsmaterial wird dabei üblicherweise Platin eingesetzt. Die Strukturen sind dann meist Mäanderstrukturen, wobei sich sowohl die Anordnung auf einer Membran als auch auf dem eigentlichen Halbleitersubstrat, das die Membran umgibt, anbietet. Darüber hinaus können externe Widerstände, das sind Draht-, Kohleschicht-, Metallschicht- oder Dickschichtwiderstände eingesetzt werden.
Die Temperatur TR eines elektrischen Widerstands der bei einer Umgebungstemperatur g einem Temperatursprung der Höhe ΔT ausgesetzt wird, kann durch folgende Gleichung 1 dargestellt werden.
Hierbei bezeichnet τ die thermische Zeitkonstante des Widerstands . Sie berechnet sich aus der folgenden Gleichung 2 aus der spezifischen Wärmekapazität CR des
Widerstandsmaterials, der Masse m^ des Widerstands und dem Wärmewiderstand Ry^ der Wärmeableitung vom Widerstand:
RlhcRmR (2)
Beim Aufbringen eines Platinwiderstandes auf der dielektrischen Membran eines mikrostrukturierten Siliziumchips lassen sich bei jeder Membrangröße thermische Zeitkonstanten zwischen 3 ms und 30 ms erreichen. Wird ein Platinwiderstand nicht auf der dielektrischen Membran, sondern auf dem, die Membran umgebenden Silizium, also auf dem Substrat aufgebracht, so hat dieser erheblich größere Zeitkonstanten bis zu mehreren Sekunden. Wird ein Platinwiderstand in Dickschicht oder Drahtbauform verwendet, so können sogar Zeitkonstanten bis zu einigen Minuten erreicht werden.
Figur 1 zeigt als ein Temperatur-Zeit-Diagramm den Temperaturanstieg für drei solche Widerstände mit jeweils unterschiedlichen Zeitkonstanten. Der Widerstand dessen Kennlinie durch die Quadrate gekennzeichnet ist, zeigt einen sehr schnellen Temperaturanstieg und geht dann in die Sättigung. Der Widerstand, dessen Kennlinie durch die Kreuze gekennzeichnet ist, zeigt eine Kennlinie mit nur noch der halben Steigung, die länger braucht, um einen Sättigungswert zu erreichen. Die Kennlinie, die durch die Kreise gekennzeichnet ist, zeigt einen Widerstand, dessen Temperaturanstieg mehr oder weniger linear verläuft und der während der dargestellten Zeit von 100 ms nicht in eine Sättigung geht .
Platinwiderstände besitzen von der Temperatur abhängige Werte. Daher ändert sich aufgrund von Gleichung 1 und 2 auch der Widerstandswert eines solchen Widerstands bei einer Temperatursprung mit der Zeit. Dies geht aus den folgenden Gleichungen 3 und 4 hervor, wobei RQ den Widerstandswert bei 0°C und α den Temperaturkoeffizienten des Widerstandsmaterials bezeichnet:
R(t) = R0(l + T(t)) (3 !
Werden die beschriebenen Widerstände, wie in Figur 2 dargestellt, in einer Wheatstone-Brücke verschaltet, so ergibt sich für die BrückendifferenzSpannung folgender Wert:
Bei langsamen Änderungen der Umgebungstemperatur bleiben alle Widerstände vor allem aber R2 und R4 auf der gleichen Temperatur. Ist die Brücke nach der folgenden Gleichung abgeglichen, so bleibt die Differenzspannung auf 0 V.
R, R.
3 - 4 (6)
Rλ R 2
Bei schnellen Temperaturänderungen z.B. die durch einen Druckanstieg aufgrund eines Aufpralls folgt R4 der
Temperaturänderung langsamer als R2 , wodurch sich die Brücke kurzfristig verstimmt. Rl und R2 bleiben konstant, da ihre thermischen Zeitkonstanten wesentlich höher als die von R2 und R4 sind. Durch die Verstimmung ändert sich die Differenzspannung mit dem Temperaturanstieg. Dies wird in
Figur 3 als ein Spannungs-Zeit-Diagramm dargestellt. Bereits nach ca. 10 ms ist der Maximalwert des Temperaturanstiegs durch die DifferenzSpannung erkennbar. Nach einer gewissen Zeit nehmen alle Widerstände wieder die neue erhöhte Temperatur an, wodurch sich die Brücke wieder ins
Gleichgewicht setzt. Die Differenzspannung sinkt dann wieder auf 0V. Damit ist es möglich, eine Filterung des Signals nur aufgrund der thermischen Eigenschaften der Brückwiderstände zu erreichen.
Figur 2 zeigt also als Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Schaltung. In einer Wheatstone-Brücke sind in einem Zweig die Widerstände Rl und R2 geschaltet und in einem Parallelzweig dazu die Widerstände R3 und R4. Die Widerstände sind jeweils durch ihre Temperaturkonstanten τl, τ2 , τ3 und τ4 gekennzeichnet. Dabei ist τ2 die kleinste Temperaturkonstante, τ4 die nächstgrößere und τl und τ3 sind mindestens so groß wie τ4, wenn nicht größer. Die Temperaturkoeffizienten sind so ausgelegt, daß Oil gleich 3 und 2 gleich α4 sind. R2 und R4 sind dabei an Masse geschaltet und Rl und R3 gemeinsam an die
VersorgungsSpannung ÜB. Die DifferenzSpannung, die zwischen den Punkten Rl und R2, sowie R3 und R4 abgegriffen wird, wird von einem Meßverstärker 1 verstärkt, um dann von einem Hochpaß 2 gefiltert zu werden. Am Ausgang 3 liegt dann die Differenzspannung vor. Diese wird dann an ein Steuergerät eines Rückhaltesystems übertragen, um dann im Auslösealgorithmus, den das Steuergerät berechnet, einzugehen. Alternativ ist es möglich, daß der
Temperatursensor als Plausibilitätsensor verwendet wird und daß die Plausibilisierung bereits durch einen Prozessor, der dem Temperatursensor direkt zugeordnet ist, durchgeführt wird.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltung des Temperatursensors . Dabei wurden die externen Widerstände Rl und R3 der Einfachheit halber weggelassen. R2 ist hier auf einer Membran 5 als Mäanderstruktur 7 aufgebracht, wobei Elektroden 6 dann zur Verschaltung in die Brücke gemäß Figur 2 verwendet werden. Die Elektroden 6 liegen auf dem Substrat 4. Auf dem Substrat 4 ist weiterhin der Widerstand R4 angeordnet, auch mit einer Mäanderstruktur 8 und Elektroden 9, die zur Verschaltung in die Wheatstone-Brücke verwendet werden. Im Schnitt, also dem oberen Bild von Figur 4, ist das Profil dieser Halbleiterstruktur dargestellt. Das Substrat ist sehr viel dicker als die eigentliche Membran, wodurch der Widerstand R4 eine höhere thermische Zeitkonstante aufgrund der höheren thermischen Kapazität erhält. Die Membran 5 ist hier als eine dielektrische Membran realisiert, während das Substrat 4 aus Silizium besteht. Die Membran 5 wird dann durch Abscheidung und Ätzprozeß strukturiert. Die Elektroden 6 und
9 können für die bessere Kontaktierung vergoldet werden. Die externen Widerstände Rl und R3 können auch auf dem Substrat 4 angeordnet werden, ähnlich wie R4 oder als externe Widerstände, wie es Kohleschicht- oder
Metallschichtwiderstände sind. Alternativ ist es möglich, daß auch auf die Anordnung der Widerstände auf dem Substrat verzichtet wird. Dann kann vorzugsweise der Widerstand R4 als externer Platinwiderstand realisiert werden und dabei entweder als Dickschicht-Platinwiderstand auf einem Keramiksubstrat oder als Platindrahtwiderstand. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, daß der Temperaturkoeffizient von R4 gleich R2 bleibt. Mit einem externen Widerstand R4 lassen sich größere thermische Zeitkonstanten erreichen, als es für einen Widerstand auf einem Substrat möglich ist. Eine weitere Möglichkeit, die thermische Zeitkonstante eines Widerstands zu verändern, ist das Aufbringen einer Passivierungsschicht, also einer Deckschicht auf das Widerstandsmaterial. Figur 5 zeigt schematisch eine solche Anordnung im Querschnitt. Auch dem Substrat 4 ist der Platinwiderstand 7 angeordnet, auf dem sich eine Deckschicht
10 befindet. Diese Deckschicht 10 ist hier aus Silizium- Dioxid ausgeführt. Es können jedoch auch andere Dielektrika verwendet werden. Auch so eine dielektrische Schicht wirkt als wärmespeichernd und verändert somit die thermische Zeitkonstante des jeweiligen Widerstands.

Claims

Ansprüche
1. Temperatursensor, wobei der Temperatursensor ein resistives Material zur Temperatursensierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl (Rl bis R4) von aus dem resistiven Material gebildeten Widerständen in dem Temperatursensor miteinander eine Schaltung bilden, wobei die Widerstände (Rl bis R4) wenigstens zwei unterschiedliche thermische Zeitkonstanten (τl bis τ4) aufweisen.
2. Temperatursensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung als eine Wheatstone-Brücke ausgebildet ist.
3. Temperatursensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erster Widerstand (R2) auf einer Membran (7) angeordnet ist, wobei bei dem wenigstens ersten Widerstand (R2) seine thermische Zeitkonstante (τ2) durch die Größe der Membran und/oder die Größe des wenigstens ersten Widerstandes (R2) und/oder eine erste Deckschicht (10) des wenigstens ersten Widerstandes (R2) bestimmbar ist.
4. Temperatursensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zweiter Widerstand auf einem die
Membran (7) umgebenden Substrat (4) angeordnet ist, wobei bei dem wenigstens zweiten Widerstand (R4) eine thermische Zeitkonstante (τ4) durch die Dicke des Substrats (4) und/oder eine zweite Deckschicht (10) für den wenigstens zweiten Widerstand (R4) veränderbar ist.
5. Temperatursensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (4) dicker als die Membran (7) ausgebildet ist.
6. Temperatursensor nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Widerstände (R3, Rl) auf dem Substrat (4) und/oder als externe Widerstände in der Schaltung vorhanden sind.
7. Temperatursensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die externen Widerstände als Kohleschicht- und/oder Metallschicht- und/oder als Dickschicht- und/oder als Drahtwiderstand ausgebildet sind.
8. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens erste und der wenigstens zweite Widerstand (R2, R4) den gleichen Temperaturkoeffizienten (α2, 4) aufweisen.
9. Temperatursensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung mit einem elektronischen Filter verbindbar ist.
EP02740356A 2001-05-19 2002-05-16 Temperatursensor Withdrawn EP1397654A1 (de)

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PCT/DE2002/001756 WO2002095344A1 (de) 2001-05-19 2002-05-16 Temperatursensor

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DE (1) DE10124546C1 (de)
WO (1) WO2002095344A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10163911A1 (de) * 2001-12-22 2003-07-03 Bosch Gmbh Robert Thermischer Sensor für Seitenaufpralldetektion
DE10200558A1 (de) * 2002-01-09 2003-07-24 Bosch Gmbh Robert Temperatursensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB835551A (en) * 1956-04-26 1960-05-25 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to temperature measuring devices
JPS61116629A (ja) * 1984-11-12 1986-06-04 Toichi Chikuma 熱電変換回路
GB2195449B (en) * 1986-09-26 1991-02-13 Thorn Emi Protech Limited Heat detecting unit
JPS63291480A (ja) * 1987-05-25 1988-11-29 Nippon Denso Co Ltd 固体温度検出素子
DE10057258C1 (de) * 2000-11-18 2002-03-07 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und Verfahren zur Seitenaufprallerkennung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO02095344A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002095344A1 (de) 2002-11-28
DE10124546C1 (de) 2002-12-12

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