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Das schwarze Kunststoffplättchen ist gerade einmal zwei mal zwei Millimeter groß, aber es enthält – der Miniaturisierung sei Dank - einen vollständigen integrierten Schaltkreis (engl. Integrated Circuit, IC). Entwickelt wurde der IC am Institut für Mikrowellen- und Plasmatechnik (IMP) der FH Aachen.
Der neue IC soll künftig in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt werden, die auf der Plasmatechnologie basieren – in Zündkerzen, in Lampen für verschiedene Anwendungen, in Skalpellen und in Plasmajets. Sie alle werden preiswerter und kompakter, wenn Steuerung und Regelung zukünftig über integrierte Schaltkreise laufen. „Der IC kann der neuartigen Plasmatechnologie zum Durchbruch im Massenmarkt verhelfen“, sagt Prof. Dr. Holger Heuermann, Leiter des IMP.
Die Plasmaanwendungen des IMP basieren darauf, dass Frequenzen im Mikrowellenbereich (2,45 Gigahertz) genutzt werden, um ein Plasma zu erzeugen. Damit bezeichnet man in der Physik ein Gas, das teilweise oder vollständig aus freien Ladungsträgern, also Ionen oder Elektronen, besteht. Das Plasma kann eingesetzt werden, um eine hohe Energiemenge punktgenau freizusetzen – also etwa, um etwas zu erhitzen, zu schneiden oder um Licht zu erzeugen.
Die neu entwickelten ICs haben vor allem die Funktion, die Gasentladung und damit die Erzeugung des Plasmas zu steuern. „Wir können eine Bandbreite von etwa 80 Megahertz innerhalb des Mikrowellenspektrums nutzen“, erläutert Prof. Heuermann, „damit kann die Frequenz variiert werden, um eine möglichst hohe Energieaufnahme und damit eine effiziente Plasmaerzeugung zu gewährleisten.“ Die ICs messen die tatsächlich anfallenden Signale und vergleichen sie mit einem Referenzsignal, in einer Rückkopplungsschleife wird die Frequenz angepasst. Alle elektronischen Bauteile, die dafür vonnöten sind, haben die FH-Forscher in den IC gepackt. Im Gegensatz zu Mikroprozessorchips benötigen ICs keine Software, außerdem sind sie schneller und zuverlässiger.
Prof. Heuermann spricht bei seiner Entwicklung von einem Amplitude-Locked-Loop (ALL), im Gegensatz zum bekannten Phased-Locked-Loop (PLL). Solche Phasenregelschleifen finden seit einigen Jahrzehnten breite Anwendung in der Nachrichten-, Regel- und Messtechnik. Fast alle digitalen Kommunikations¬systeme nutzen PLLs, um im Takt zu bleiben. „Erinnern Sie sich noch an den Radioempfang in den Siebzigern?“, fragt der FH-Forscher. Damals habe es auch auf der Ultrakurzwelle (UKW) noch geknackt und geknistert, erst mit den PLL-Schaltungen habe man eine hochstabile Funktechnik etabliert. Das Beispiel der PLL ist es auch, das Prof. Heuermann auf den Durchbruch der Plasmatechnologie hoffen lässt. „Damals hat man gesehen: Wenn die ICs in großen Mengen produziert werden, können auch die Endgeräte preiswerter und kompakter hergestellt werden.“ Gleiches erwartet er jetzt für die ALL-ICs. Die US-amerikanische Firma Macom hat sich die Rechte an der Produktion gesichert und bereitet derzeit die Markteinführung vor. Sollte das Projekt erfolgreich sein, eröffnen sich vollkommen neue Perspektiven für die am IMP entwickelten Produkte. So könnten schon bald Haushalts- und Autolampen oder Zündkerzen im Handel erhältlich sein, die sich der Plasmatechnologie bedienen.
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wirtschaftsvertreter
Elektrotechnik, Informationstechnik
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer
Deutsch
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