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Stichwörter P
PAX-System, Piezoeffekt, pn-Übergang, p-Sensor

 

PAX-System

PAX-System

Das System besteht aus einer Felge, einem Reifen mit speziellem Befestigungssystem, einem Stützring und dem Reifendruckkontrollsystem.
Somit ist eine Weiterfahrt bis 200km mit max. 80km/h möglich, da sich der Reifen während der Fahrt nicht von der Felge lösen kann..

 

 

PiezoeffektKristallaufbau - neutral

Um einen möglichst energiearmen Zustand zu erreichen lagern sich die Kristall unter BelastungBestandteile von Kristallen so aneinander, dass sich ihre Ladungsschwerpunkte decken. Das Material ist nach außen neutral.

Bei mechanischer Verformung verschieben sich die Bestandteile und somit auch die Ladungen. Die Ladungsschwerpunkte sind nicht mehr deckungsgleich und es entsteht an den Anschlüssen eine Spannung. (Bsp.: Mikrofon, Ultraschallsensor-Innenraumüberwachung, Klopfsensor, a-Sensor...)

Da dieser Effekt auch  umgekehrt funktioniert, kann durch das Anlegen einer Spannung eine Verformung hervorgerufen werden. (Bsp.: Hochtöner, Ultraschallsender-Innenraumüberwachung, Piezoinjektoren,...)

 

 

 

pn-Übergang;                 (siehe auch Transistor)pn-Übergang ohne Spannung

Durch die Diffusion  eines 3-wertige Stoffes (Akzeptor A ) bzw. eines 5-wertigen Stoffes (Donator D ) in das reine Si-Substrat entstehen p- und n-Gebiete.
In der Gitterstruktur stellen die Akzeptoren eine Fehlstelle (Defektelektron) dar, da sie ein Valenzelektron zu wenig mitbringen - sie können so kurzzeitig ein Elektron aufnehmen. Die Donatoren haben als 5-wertige Stoffe zu viele Valenzelektronen um sie in das Gitter einbauen zu können. Sie liefern damit ein freies Elektron. Für sich genommen sind jedoch beide neutral s.(Ø). Bei der späteren Betrachtung werden auch nur noch die freien Ladungsträger in das p- bzw n-Gebiet eingezeichnet.

Für uns ist die obige Darstellung dennoch wichtig. Durch Energiezufuhr (Umgebungstemperatur) bewegen sich die nicht im Gitter eingebundenen Elektronen beliebig. Dabei treffen sie in der Grenze auch auf Löcher sie sind zeitweise neutralisiert. Siehe Abb. in der RLZ - oben die Bewegung, unten der derzeitige Zustand.
Dadurch hinterlassen sie aber die fest im Gitter eingebundenen Donator- und Akzeptorionen. Deren Ladungsanhäufung in der RaumLadungsZone läßt die materialabhängige Diffusionsspannung UDiff entstehen (Si ~ 0,5...0,7V). Sie verhindert eine weitere Wanderung von Elektronen.
Da die RLZ fast keine freibewegliche Ladungsträger besitzt leitet sie nicht. Die Sperrschicht ist entstanden

Welche Verhältnisse stellen sich mit einer äußeren Spannung ein?Durchlass und Sperrichtung (pn)

Zunächst liegt die Spannung mit Plus am p-Gebiet.
Ist sie kleiner als UDiff  gibt es keine Änderungen. Erst wenn die äußere Spannung UF die Wirkung der Diffusionsspannung überdeckt kann die Sperrschicht mit vielen Elektronen überschwemmt werden.
Der pn-Übergang (oder die Diode) wird leitfähig - Durchlassrichtung.

Polt man die äußere Spannung um, also Minus am p-Gebiet, so werden alle Ladungsträger in Richtung Außenelektroden gezogen.
Die Sperrschicht verarmt weiter an Ladungsträgern und bleibt nichtleitfähig. Erst bei sehr hohen Spannungen wirken so hohe Kräfte auf neutrale Atome, dass sie ionisiert werden. Damit entstehen auch in dem p-Gebiet freie Elektronen, die durch die äußere Spannung angezogen die Sperrschicht überwinden  - der Durchbruch ist erfolgt.

 

 

 

 

p-Sensor

Ob den Reifenfülldruck, den Druck der Umgebungsluft oder den Unterdruck im Saugrohr der µ-Chip erkennt sie zuverlässig.

DrucksensorBei der Herstellung wird das Wafer (Si-Scheibe mit den Chips) zuerst, an der Stelle unter der späteren Membran, mit Flusssäure behandelt. Das Silizium wird dadurch porös. Danach erfolgt das Abscheiden einer  Si-Schicht, die Membran. Durch diesen thermischen Vorgang zerfällt das poröse Si wie Seifenschaum und ein Hohlraum von 1-2µm  Stärke bleibt übrig. Dieses "Vakuum" bildet den Referenz(Bezugs)druck für die Messung.
Je nach Durchbiegung der Membran (=Last) liefert dieser Sensor ein Signal an das Steuergerät der (saugrohr)druckgesteuerten Bezineinspritzung, das die Einspritzzeit verändert.

Siehe auch Reifendrucksensor.