Aluminiumoxidsensor

Autor: Hans-Jürgen Schwarz
 

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Abstract

Auf eine Aluminiumelektrode wird eine Oxidschicht (Al₂O₃) von einigen Mikrometern Dicke aufgebracht. Derartige Schichten sind immer porös, sodass sich in ihnen Wassermoleküle einlagern können, deren Konzentration von der absoluten Feuchte der umgebenden Luft anhängig ist.

Auf diese Oxidschicht wird nun eine sehr dünne Goldschicht aufgedampft, die für Wassermoleküle durchlässig ist. Das Ganze bildet dann einen Kondensator mit der Oxidschicht als Dielektrikum. Seine Impedanz ist von der Konzentration der eingelagerten Wassermoleküle abhängig und wird von einer externen Elektronik gemessen. Die Absorption von Wassermolekülen ist temperaturabhängig, daher muss die Temperatur des Messgases entweder konstant sein oder ermittelt werden. Der Messbereich beträgt typisch -70 bis +60 °C Taupunkt. Gegenüber aggressiven Gasen ist der Fühler empfindlich und zeigt auch eine Drift, sodass er entsprechend nachkalibriert werden muss.
Ähnlich arbeiten auch die sogenannten Cermet-Sensoren mit einer leitfähigen Metallkeramik als Dielektrikum. Sie sollen in bestimmten Anwendungsfällen jedoch chemisch widerstandsfähiger sein.

Ein Dielektrikum ist ein nicht leitender Stoff, der sich z. B. zwischen zwei Kondensatorplatten befindet.

Die Impedanz wird auch als Scheinwiderstand bezeichnet und ist die elektrische Widerstandsgröße für Wechselstrom, vergleichbar dem Ohm´schen Widerstand bei Gleichstrom.

Der CERMET-Sensor besteht aus einer leitfähigen Metall-Keramik und erfasst die absolute Feuchte.