Het bereiken van de juiste temperatuur bij verwarming met infraroodhalfgeleiders
Als we echt die doelstellingen op het gebied van koolstofneutraal produceren willen halen, moeten we stoppen met het opwarmen van hele grote kamers met resistieve ovens. Dat is verspilling. Het gebruik van infraroodlampen is de oplossing, want hierdoor wordt de chip rechtstreeks verhit.
Maar er is één probleem: infraroodstraling werkt zeer snel. Om te voorkomen dat de situatie uit de hand loopt, heb je een thermocouple of pyrometer nodig die in staat is om deze snelle temperatuurstijgingen bij te houden, zonder zijn functioneren te verliezen.
De feedbacklus
In dit systeem is de thermocouple geen gewone thermometer. Het is eigenlijk een soort ‘verzekering’ tegen het risico dat de chips beschadigd raken.
We gebruiken meestal sensoren van type K of N. Waarom? Omdat ze in staat zijn om de snelle temperatuurstijgingen die worden veroorzaakt door infraroodlampen het hoofd te bieden. Als de sensor te traag is, zal de gewenste temperatuur niet worden bereikt. Dan is de kwaliteit van de chips verloren en is het silicium nutteloos. We streven naar een responstijd van milliseconden, zodat de PID-loops nauwkeurig en voorspelbaar blijven.
Omgaan met de hitte (en de afwijkingen)
Binnenin een halfgeleiderapparaat heerst een extreme hitte en er is ook een vacuüm. Om te voorkomen dat de leidingen beschadigen, gebruiken we kabels die geïsoleerd zijn met mineraalmaterialen en die zijn omhuld met Inconel of roestvrij staal. Maar er is nog een probleem: afwijkingen in de metingen. Het gaat om een langzame, storende afname van de nauwkeurigheid na verloop van tijd. Het mag dan misschien klein lijken, maar als de sensor 2°C afwijkt, kan dat al tot schade aan de chips leiden. Het is dus belangrijk om elke 500 uur de sensoren te kalibreren.
De compromissen
Het integreren van dit systeem in een koolstofneutraal systeem brengt ook haar eigen problemen met zich mee – vooral elektromagnetische storingen veroorzaakt door de stroomvoorziening van de lampen. Als je geen gesloten kabels gebruikt, zal je te maken krijgen met storingen in de metingen.
Er is altijd een compromis nodig. Sensoren met hoge gevoeligheid leveren goede gegevens op, maar ze zijn kwetsbaar. Je moet dus iets opofferen om die precisie te bereiken. Als je een apparaat gebruikt dat veel beweging maakt, moet je ervoor zorgen dat de sensoren stevig bevestigd zijn. Anders kunnen de trillingen de sensoren beschadigen.