Analyse einer thermosensitiven Mikrostruktur -Thermopile-

Die FEM bietet die Möglichkeit, die Thermopilegeometrie mit all ihren Feinheiten ohne Einschränkung der Umgebungseinflüsse zu betrachten. Die 2d-Analyse des Thermopiles begründet die Verwendung effektiver Materialeigenschaften für die Mehrschichtmembran und die Vernachlässigung des Bulkrahmens. Damit kann der Aufwand für die ANSYS-Rechnung im Dreidimensionalen wesentlich reduziert werden. Es werden die Auswirkungen sowohl geometrischer Variationen als auch veränderter Umgebungseinflüsse auf den Temperaturgradienten in der Membran untersucht. Um die Empfindlichkeit des Thermopiles zu erhöhen, kann man die Membran mit Trenchgrabenstrukturen entlang der Leitbahnstränge versehen. Der Einfluß eines Trenchgrabens auf die Sensorkenngrößen wird ausgewertet. Am Beispiel einer artverwandten Struktur, einer Membran mit einem Heizelement im Zentrum, umgeben von Trenchgräben, werden die Resultate der ANSYS-Rechnungen mit dem Experiment verglichen.