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霍尔器件的设计

本文从设计角度讨论并计算在不增加霍尔功耗的前提下,  (本文共6页) 阅读全文>>

太原理工大学
太原理工大学

低温漂混合集成砷化镓霍尔器件的研究与设计

目前,以霍尔器件为核心的霍尔传感器已广泛应用于现代工业各个领域中,用于将不同的运动转化为电量变化,实现对运动零部件的测量、控制。基于半导体中的霍尔效应,霍尔器件以非接触方式,将各种物理量,如形状、压力、速度、位移的变化转变成霍尔电压的输出。制作霍尔器件的半导体材料,其特性参数与温度相关,这导致了霍尔器件的输出在工作温度范围内非线性变化,降低了测量或控制精度。制作霍尔器件的主要材料之一是砷化镓,其工作温度范围很宽,约为223~723K,故具有不可替代性。然而,砷化镓材料本身的温漂系数约为-0.06%/K,在精度要求较高的场合,需对其温漂性能进行改善。针对霍尔器件的输出随温度非线性变化这一问题,基于对耗尽效应的补偿和各散射机制权重的迭代计算,本文建立了一种模型来计算十字形薄膜砷化镓霍尔器件的温漂,该模型适用于弱场环境下器件在不饱和区工作的情形。利用模型对一款霍尔器件进行了模拟仿真,并用根据设计参数制备器件的实测数据进行检验。结果显示...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

基于水平型霍尔器件及其三轴应用的优化研究

磁性传感器是无接触摇杆等应用中的重要组成部分,通过对磁场方向和强度进行测量而实现对于物体距离、位移、角度的判断。相比于其他类型的磁性传感器,霍尔传感器具有稳定性高、价格低、结构简单、与CMOS工艺兼容性好等优点,并不断向着高灵敏度、低功耗、低失调的方向继续发展,而国内对于霍尔传感器的研究起步较晚,尤其是在三轴霍尔传感器的研究方向上有待提出更多的设计方案。本文的主要工作内容如下:(1)构建水平型霍尔传感器有限元模型。对工作在电流偏置模式下的水平型霍尔传感器进行研究,并借助COMSOL Multiphysics软件建立霍尔器件有限元分析模型,对正方形、矩形、正十字形、正八边形等多种不同器件结构方案进行仿真分析和性能对比,探索出当器件宽长比W/L为0.55时为最合适的设计方案,并得到161.6V/A/T的电流相关灵敏度和0.061V/V/T的电压相关灵敏度。(2)建立水平霍尔传感器电路模型并针对输出信号设计一套完整的器件接口电路。根据...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京邮电大学
南京邮电大学

基于四相旋转电流技术的CMOS垂直型霍尔传感器研究与设计

标准CMOS工艺制造的霍尔传感器因具有成本低、抗干扰能力强、集成度高等众多优点而成为研究热点。然而,相比双极和其他特殊工艺,CMOS工艺制造的霍尔器件磁场灵敏度低,失调严重,垂直型霍尔器件表现尤为明显。因此,CMOS工艺下高性能垂直型霍尔传感器的研究成为当下研究人员的重要任务。本文针对垂直型霍尔器件的优化和失调消除方法开展了深入的研究,主要以下开展了以下工作:第一,优化垂直型霍尔器件提高器件的灵敏度,减小霍尔失调。在0.8μm高压CMOS工艺下通过Silvaco仿真工具优化的垂直型霍尔器件电流灵敏度高达92V/(AT),电压灵敏度0.042V/(VT),初始失调仅仅为几十mV。第二,为了实现霍尔失调消除电路的混合仿真,为六孔垂直型霍尔器件建立了PSPICE仿真模型,该模型考虑了器件的温度效应和结场效应,因此能够准确的模拟霍尔器件的基本行为,仿真结果表明其误差低于5%;第三,设计了一种新颖的基于四相旋转电流法消除霍尔失调电路。该技...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

磁敏线阵列CMOS传感器集成电路的研究

基于硅的半导体磁敏传感器可以直接应用于测量磁场强度的各种磁场计,和读出磁介质上信息的各类磁头;也可以间接应用于把磁场作为媒介用来探测非磁信号的测量器件,如无接触开关、无触点电位器、电流计、功率计等。传统的磁敏传感器多为分立器件,采用焊接的方式将磁敏传感器和系统电路结合在一起。这种方式不能实现传感器与信号处理电路的单芯片集成,难以实现器件的微型化、系统化和智能化。本论文主要的研究内容为磁敏线阵列传感器集成电路芯片。该芯片采用标准CMOS集成电路工艺制造,将磁敏传感器阵列与信号处理电路系统集成在同一芯片上,可以实现传感器的SOC(Systemon Chip)和智能化(Smart Sensor)设计。在芯片中的磁敏传感器单元采用扇形分裂漏MOSFET磁敏晶体管(扇形MAGFET),直接将磁信号转化为电流信号输出。扇形结构的MAGFET器件是首次被提出,新结构提高了MAGFET器件的灵敏度。通过建立扇形MAGFET器件的灵敏度模型,优化...  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国计量大学
中国计量大学

基于霍尔效应的土沉降在线监测方法及装置

随着当今社会不断发展,房屋大楼等建筑物的规模和高度都在不断扩大。因此这就对高速公路、建筑物等土地基的施工有着越来越高的要求。而在对土地基施工过程当中,比较重要的一个环节就是对土地基沉降的速度和沉降位移量进行精确监测和反馈,从而更好的为进一步施工提供合理指导。针对目前我国对地下土沉降的监测手段单一,监测方法摆脱不了机械式测量,监测精度不够高、监测数据稳定性较低等弊端,本文作者设计提出了一种基于霍尔效应的科学监测方法并设计制作了一套较高精度监测仪器。具体设计研究内容如下:(1)在大量查阅国内外相关相近文献的基础之上,设计并提出了基于霍尔效应的科学监测方法。对我国土沉降监测的发展现状进行了介绍,阐述了国内外目前已有的沉降测量方法和测量仪器,并比较了他们各自的优缺点。(2)进行了仪器的总体设计和规划,仪器设计主要包括电子电路设计和机械结构设计。电子电路设计主要包括土体分层沉降信号采集器电路设计和土体分层沉降信号汇集器电路设计,主要分为电...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>