19 enero 2010

Sensores de presión robustos que trabajan hasta a 250 ºC

Los chips microelectrónicos usados para tomar lecturas de presión son muy delicados. Una nueva tecnología se ha desarrollado que hace que los sensores de presión sean más robustos, permitiendo que continúen operando normalmente a temperaturas de hasta 250 ºC. Para colocar los sensores en tierra se hace un taladro y se entierran en la tierra. De esta forma, docenas de sensores pueden colocarse para tomar lecturas de presión y evaluar la porosidad. Las condiciones a las que se enfrentan son extremas, con sensores requeridos para resistir altas temperaturas y presiones así como shocks y vibraciones. Entre sus aplicaciones, mencionamos por ejemplo que los sensores envían los datos a la superficie para ayudar a los geólogos a trabajar investigando los depósitos de petróleo. Hay todavía un obstáculo mayor: en promedio, los sensores de presión pueden resistir sólo temperaturas entre 80 y 125 ºC – pero a grandes profundidades la temperatura es a menudo significativamente más alta. El Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS en Duisburg ha desarrollado un sistema de presión que continua funcionando normalmente incluso a 250 ºC. El sensor de presión consiste en dos componentes que se localizan en un chip u oblea microelectrónico. El primer componente es el sensor en sí mismo, y otro componente es el EEPROM. Este elemento almacena todas las lecturas junto con los datos requeridos para calibración. Para permitir que el sensor de presión funcione apropiadamente incluso a temperaturas extremadamente altas, los desarrolladores modificaron la oblea. Mientras que las obleas normales están hechas con silicio monocristalino, los investigadores eligen óxido de silicio para esta aplicación. La capa de óxido adicional proporciona mejor aislamiento eléctrico. De esta forma se previenen las pérdidas de corriente que típicamente ocurren a muy altas temperaturas, lo cual es la principal razón para que los sensores convencionales fallen cuando alcanzan ciertas temperaturas. La capa de óxido permite a los investigadores mejorar el aislamiento del componente de memoria por tres o cuatro órdenes de magnitud. En teoría, esto permitiría a los sensores de presión resistir temperaturas de hasta 350 ºC. Los investigadores han proporcionado pruebas prácticas de estabilidad hasta a 250 ºC y están planificando lleva a cabo estudios adicionales a temperaturas superiores. Adicionalmente, los investigadores están analizando los prototipos de sensores de presión para resistir las pruebas. Hay un amplio rango de aplicaciones potenciales para estos sensores, con ingenieros esperando usar los sensores de alta temperatura no sólo en ambientes petroquímicos, sino también en motores de automóviles y aplicaciones geotérmicas. .

Bibliografía: No-swear pressure. Research News January 2010
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