Die Welt des Siliziums für Anwendungen in der Solartechnik, der
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Die Welt des Siliziums für Anwendungen in der Solartechnik, der Mikrosystemtechnik und der Mikrosensorik Dr.-Ing. Sabine Nieland CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH Sand und Quarz = Eltern des Siliziums 300 m 2 mm (2 x10-3 m) Weltgrößte Düne im Namib-NP in Namibia 1) zerkleinertes Sedimentgestein 2) Sand = natürlich vorkommendes Sedimentgestein aus Quarz u./o. Kalk Silizium ist nach Sauerstoff das zweit häufigste Element der Erdkruste Bildquelle: 1) http://de.wikipedia.org/wiki/Sand und 2) http://www.wdrmaus.de/sachgeschichten/sandstrand/ Sand und Quarz = Eltern des Siliziums 2 mm 0,5 nm (2 x10-3 m) (5 x10-10 m) zerkleinertes Sedimentgestein1) Aufbau des Siliziumdioxids2) Quarzsand = besteht zu 95 Gew.-% aus Siliziumdioxid (Rest Kalk, Al etc.) Weltförderung: mehrere Milliarden Tonnen pro Jahr Bildquelle: 1) http://www.wdrmaus.de/sachgeschichten/sandstrand/ 2) http://www-public.tu-bs.de:8080/~pbuch/MINGEST3a.htm Quarzsand = Basis für verschiedenste Produkte Linsen/Objektive Glasflaschen Industrieglas Straßenbau Schleifmittel Glas und Porzellan Solartechnik Mikroelektronik/Mikrosystemtechnik Vom Sand zum Silizium Umwandlung von Licht zu Energie Photosynthese Chlorophyll-Solarzelle mit Spinat + http://www.treeland.de/Baeume/Photosynthese.htm = Umwandlung von Licht zu Strom Silizium-Solarzelle Herstellung von Wafern und Solarzellen Einkristall CzMonokristall Si Schneiden Si-Solar Viel- o. Polykristall Gerichtete Erstarrung von Blöcken Trennen zu Säulen Säulen Drahtsägen zur Scheibe/ Wafer Herstellung von Solarzellen Wafer Phosphordiffusion Antireflexbeschichtung Solarzelle Siebdruck Multikristalliner Siliziumwafer Multikristalliner Silizium-Wafer, 15 cm x 15 cm groß, 0,3 mm dick Herstellung ganzer Module Solarzelle Verbinden zu Strings Reihenverschaltung Laminieren Rahmen Mikroelektronik/Mikrosystemtechnik Eigenschaften: Größe: Gewicht: Preis: 1983 1. Handy DynaTec 8000x von Motorola 1) Eigenschaften: Größe: Gewicht: Preis: 10,3 x 4,6 x 2 cm 88 g 230 Euro ohne Vertrag W eit er en tw 2005 am ick Be lun neustes Handy: K508 i isp g v o iel n von Sony Ericson 2) Ha Pr nd odu y kt en 33 cm 880 g 3995 $ Synomym: Knochen Bildquelle: 1) http://www.mforum.ru/news/data/0503150004.htm 2)http://www.xonio.com/features/feature_14353837.html?tid1=7486&tid2=0 Automobil und Mikrosystemtechnik Fahrspaß Emission Sensortechnik= Hauptfaktor für Kfz-Weiterentwicklung Sicherheit Verbrauch 1 Quelle für Aussage: http://www.iwe-1.rwth-aachen.de/Presse/Presse%20Sensor%20Magazin%204.2000%20Automobil%20s.pdf 2 Quelle für Bilder: http://www.kraftfahrzeugtechnik-heute.de/k/jsp/start/index.jsp Medizin und Mikrosystemtechnik Phonak: Hörgeräte Biotronik: Herzschrittmacher IR-Ohrthermometer (Chip von X-FAB) Mikrosystemtechnik- Begriffsbestimmung Kombination aus: Mikro system technik Auswertung = Entscheiden Sensoren = Empfinden Größenordnung Aktoren = Reagieren Inhalt Herstellung Mikrosysteme und Mikrosystemtechnik Mikrosysteme: miniaturisierte, intelligente und selbständig arbeitende Systeme aus elektrischen und nicht elektrischen Komponenten, die mit Sensoren Signale aus der Umwelt wahrnehmen, elektrisch verarbeiten und mit Aktoren auf die Umwelt zurückwirken Mikrosystemtechnik: hat den Entwurf und die Realisierung von Mikrosystemen zum Inhalt Bildquelle oberes Bild: http://www.htwm.de/it/studium/studienangebote/mikrosys.htm Systemhaus für Entwicklung neuartiger Sensoren das CiS befindet sich im AZM Erfurt im Industriegebiet Erfurt Süd-Ost Weitere Firmen im Industriegebiet Erfurt Süd-Ost: Automotive Solar Systems, ErSol, IMMS, MAZet, Melexis PV Silicon, X-FAB und andere (siehe www.izeso.de) CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH Konrad-Zuse-Straße 14 • 99099 Erfurt Tel.: (03 61) 66 31 410 • Fax: (03 61) 66 31 413 ausgewählte Produkte und Entwicklungen Modulares Sender-Empfänger-System für optische Analysegeräte Zweiseitig strukturierte Wafer als Pixeldetektoren für die Teilchenphysik Siliziumanzünder für Airbags Siliziumdrucksensoren Optische Sensoren für die schnelle Herz-Kreislauf-Diagnostik Solarzentrum Erfurt: Neues Geschäftsfeld seit Mai 2004 Entwicklung von Solarzellen auf der Basis von ultra-dünnem polykristallinem Silizium • Verbindungsglied zwischen Forschung und Industrie • Herstellung von ultradünnen Solarzellen • Überführung der Technologien in die industrielle Produktion • Entwicklung von monokristallinen Solarzellen • Anpassung der Messtechnik für die Produktion etc. Bildquelle: mcs design&druck center Die Optosensorik ermöglicht die zeitaufgelöste Herzgefäß-Diagnostik ! Intelligenter Floh im Ohr • optisches Sensormodul für Vitalparamtermessung als „plug-in-Version“ • für reproduzierbare und artefaktearme Herzkreislaufmessung auch während der Bewegung • Anwendungen bei Sportlern, Piloten oder Berufskraftfahrern • „wireless“-Version ist in Vorbereitung Sender-Empfänger-Einheiten für die optische Datenübertragung mittels optischer Polymerfaser (POF) Zusammenarbeit mit Firma DieMount • Entwicklung von speziellen PIN-Dioden als Basis für optische Receiver - Geometrie an POF - Empfindlichkeit entsp. Wellenlänge - Empfindlichkeit entspr. Datenrate • AVT speziell für die optische Datenkommunikation • aufbauend auf die bisherigen Wissensstand sollen Entwicklung verstärkt in Richtung Fasersensorik laufen Sender aktive/passive Komponenten optische Polymerfaser Empfänger Einladung für interessierte Schüler! Das CiS bietet Schülerpraktika und Schülerprojekte an. Kontakt: Dr.-Ing. S. Nieland Tel: 0361 / 663 14 41 Fax: 0361 / 663 14 13 Email:[email protected] URL: www.cismst.de
