ecosnos.ru |
Главная Микромагнитоэлектроника: направление технологии 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 [ 120 ] 121 122 дальнейшее новьппение уровня магнитоэлектрических параметров и эксплуатационных характеристик изделий; повьппение степени интеграции изделий с постепенным переходом на многоканальные устройства; расширение функций, вьшолняемых изделиями микромагнитоэлектроники, а также сфер их применения; дальнейшее уменьшение габаритных размеров, массы и материалоемкости, а также снижение энергопотребления и удельной себестоимости изделий. Кроме того, можно ожидать более широкого использования в массовом производстве изделий микромагнитоэлектроники новых полупроводниковых материалов (арсенид галлия, антимонид индия и др.) и магнитотвердых материалов (сплавов типа самарий-кобальт , неодим-железо-бор и др.), а также более совершенных технологических процессов: ионной имплантации, КМОП и КПП технологий, молекулярной эпитаксии, плазменного осаждения магнитотвердых пленок и др. 8. Анализ тенденций и возможных перспектив развития разработок и производства магнитных датчиков показьшает, что очень бурное развитие получат разработка и производство высокочувствительных магнитных датчиков и МЭУ для навигационных и медицинских приборов, а также для военной техники; будут продолжены работы по повышению уровня магнитоэлектрических параметров и улучшению эксплуатационных характеристик МД, в том числе и предельной рабочей температуры до 200 С и более; по мере совершенствования технологии изготовления и конструкций магнитных датчиков сохранится тенденция к дальнейшему уменьшению их габаритных раз-меров, что приведет к снижению размеров и массы дорогостояпщх постоянных магнитов; в ближайшее десятилетие можно ожидать значительного повьппения степени интеграции элементов и расширения функций, вьшолняемых микроэлектронными магнитными датчиками; особое развитие получат разработка и производство магнитных интегральных полупроводниковых сенсоров (ИПС), в том числе и интеллектуальных; по мере совершенствования микроэлектронных магнитных датчиков сферы их применения будут неуклонно расширяться. 9. Можно уверенно предположить, что уже в ближайшие 3-5 лет будет освоен массовый вьшуск магнитоэлектронных приборов индивидуального пользования, предназначенных для прогнозирования гелио-и геомагнитных возмущений. Причем потребность в таких приборах составит десятки миллионов изделий в год и более. 10. Судя по многочисленным публикациям в зарубежных и отечественных источниках, получит дальнейшее развитие разработка функциональных магнитоэлектронных устройств (ФЭМУ), которое будет идти по пути промьппленной реализации новых идей, расширения номенклатуры, функций и сфер применения указанных устройств. Подводя итоги, можно констатировать, что микромагнитоэлектроника является одним из перспективнейших направлений техники xxi века с огромными потенциальными возможностями в условиях рьшочной экономики. Даже перечисленные в настоящей работе многочисленные примеры составляют лишь ничтожную часть потенциального рынка изделий микромагнитоэлектроники, настолько, по нашему мнению широкого, что спрогнозировать сегодня многие будущие применения не предоставляется возможным Основные параметры и характеристики наиболее известных типов изделий микромагнитоэлектроники, вьшускаемых ведущими зарубежными производителями, приводятся во второй части настоящего издания. Содержание Предисловие..................................................................................................................................4 Глава 1. Микромагнитоэлектроника - новое направление техники........................................6 1.1. Производство изделий микромагнитоэлектроники............................................................9 Список литературы к главе 1.....................................................................................................15 Глава 2. Преобразователи магнитного поля.............................................................................16 2.1. Элементы Холла...................................................................................................................20 2.1.1. Элементы Холла по технологии биполярных ИС.........................................................24 2.1.2. Элементы Холла по МОП технологии............................................................................25 2.1.3. Элементы Холла по технологии молекулярной эпитаксии..........................................26 2.1.4. Полевые элементы Холла.................................................................................................27 2.1.5. Производство и образцы элементов Холла....................................................................30 2.1.6. Частотные характеристики элементов Холла................................................................32 2.1.7. Ориентационная характеристика элемента Холла........................................................33 2.1.8. Применение элементов Холла.........................................................................................34 2.2. Магниторезисторы..............................................................................................................42 2.2.1. Монолитные магниторезисторы..................................................................................42 2.2.2. Пленочные магниторезисторы.....................................................................................46 2.2.3. Частотные характеристики магниторезисторов............................................................50 2.2.4. Ориентационная характеристика магниторезистора....................................................51 2.2.5. Применение магниторезисторов.....................................................................................52 2.3.1. Кремниевые магнитодиоды.............................................................................................60 2.3. Магнитодиоды......................................................................................................................60 2.3.2. Полярные магнитодиоды.................................................................................................65 2.3.3. Магнитодиоды с эффектами переключения и памяти ..............................................66 2.3.4. Германиевые магнитодиоды............................................................................................68 2.3.5. Применение магнитодиодов............................................................................................68 2.4. Магнитотранзисторы...........................................................................................................70 2.4.1. Биполярные магнитотранзисторы...................................................................................70 2.4.3. Кремниевые двухколлекторные магнитотранзисторы..................................................72 2.4.2. Германиевые двухколлекторные магнитотранзисторы.................................................72 2.4.4. Кремниевые двухстоковые магнитотранзисторы..........................................................73 2.4.5. Биполярный горизонтальный МОП р-п-р транзистор..................................................74 2.4.6. Полярный магнитотранзистор.........................................................................................74 2.4.7. Однопереходные магнитотранзисторы...........................................................................75 2.4.8. Многоколлекторные и многостоковые магнитотранзисторы.......................................76 2.4.9 Комбинированный преобразователь магнитного поля..................................................77 2.4.10. Применение магнитотранзисторов...............................................................................79 2.5. Магнитотиристоры..............................................................................................................80 2.6. ГМР преобразователи..........................................................................................................81 2.7. Полевые ГМР магнитотранзисторы...................................................................................84 2.8. Преобразователь магнитного поля на доменоносителях.................................................85 2.9. Магниточувствительные Z-элементы................................................................................87 2.10. Датчики Виганда................................................................................................................88 2.11. Феррозондовые ПМП........................................................................................................90 2.11.1. Магнитоиндуктивные датчики......................................................................................92 2.12. Сравнительные характеристики и сферы применения ПМП........................................93 Список литературы к главе 2...................................................................................................106 Глава 3. Магниточувствительные и магнитоуправляемые ИС.............................................ПО 3.1. Магниточувствительные интегральные схемы...............................................................112 3.1.1. Промышленные образцы магниточувствительных микросхем.................................114 3.1.2. Применение магниточувствительных ИС....................................................................121 3.2. Магнитоуправляемые интегральные схемы....................................................................125 3.2.1. Электрические схемы магнитоуправляемых ИС.........................................................129 3.2.2. Промышленные образцы отечественных МУМ..........................................................132 3.2.3. Промышленные образцы зарубежных МУМ...............................................................137 3.2.4. Применение магнитоуправляемых ИС.........................................................................146 3.3. Совмеш;енные (магнитооптические) интегральные микросхемы.................................152 3.4. Перспективы и тенденции развития МЧМС и МУМ.....................................................155 Список литературы к главе 3...................................................................................................156 Глава 4. Многоэлементные и многоканальные преобразователи МП.................................158 Список литературы к главе 4...................................................................................................164 Глава 5. Микроэлектронные магнитные датчики..................................................................165 5.1.Магнитные датчики для регистрации перемещений......................................................169 5.1.2. Магнитные датчики линейного перемещения.............................................................174 5.1.3. Магнитные датчики приближения................................................................................175 5.1.4. Координаточувствительные магнитные датчики.........................................................178 5.1.5. Промышленные образцы датчиков перемещения.......................................................179 5.2. Щелевые магнитные датчики...........................................................................................183 5.2.1. Примеры технической реализации щелевых магнитных датчиков...........................184 5.2.2. Промышленные образцы щелевых магнитных датчиков...........................................188 5.2.3. Применение ЩМД в системах электронного зажигания...........................................189 5.3. Магнитные датчики угла поворота..................................................................................192 5.3.1. Аналоговые датчики угла поворота..............................................................................192 5.3.2. Магнитодиодный преобразователь типа угол-код ...................................................197 5.4.Магнитные датчики скорости вращения..........................................................................199 5.4.1. Датчики скорости вращения, основанные на счете зубьев.........................................199 ферромагнитных шестерен......................................................................................................199 5.4.2. Датчики скорости вращения, основанные на считывании магнитного.....................207 поля полюсов многополюсных магнитов...............................................................................207 5.4.3. Датчики скорости вращения, использующие вихревые токи.....................................212 5.5. Магнитные датчики угла наклона....................................................................................214 5.6. Магнитные датчики для считывания информации с магнитных носителей...............216 5.7. Датчики измерения тока и напряжения...........................................................................223 5.7.1. Общие принципы бесконтактного измерения тока.....................................................223 5.7.2. Схемотехника магнитных датчиков тока и напряжения.............................................226 5.7.3. Примеры технической реализации датчиков тока.......................................................227 5.7.4. Промышленные образцы магнитных датчиков тока...................................................234 5.8. Магнитные датчики в современных электродвигателях...............................................238 5.8.1. Принцип работы бесколлекторного электродвигателя постоянного тока................239 5.8.2. Конструкции бесколлекторных электродвигателей постоянного тока......................241 5.8.3. Интегральные датчики положения ротора...................................................................245 5.9. Схемы сопряжения магнитных датчиков с внешними цепями.....................................248 5.10. Некоторые примеры применения ПМП и датчиков.....................................................253 5.10.2. Примеры использования МД в автомобильной технике и промышленном оборудовании........................................................................................................................264 Список литературы к главе 5...................................................................................................268 |