Снос зданий:
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

Подложкой для обоих приборов служит полированпое стекло толщиной 0,8 мм. Магниточувствительный элемент магниторезистора Ав-1 вьшолнен из сплава никель-кобальт в виде меандра с шириной 10 мкм, толпщной до 3000 ангстрем. МЧЭ магниторезистора Ав-2 вьшолнен из сплава никель-железо в виде меандра с шириной 20 мкм, толпщной до 1000 А. Для смещения энергетической характеристики магниторезистор Ав-1 снабжен активным концентратором, представляющим собой миниатюрный постоянный магнит из феррита бария.

Кроме того, магниторезистор Ав-1 содержит два магниточувствительных элемента, включенных последовательно с отводом от середины (так назьшаемый. полумост ), что позволяет включать прибор непосредственно в схему моста в качестве дифференциального элемента.

Основным параметром магниторезисторов на основе пленочных МЧЭ является относительная магнитная чувствительность (у), измеряемая при малых значениях магнитной индукции (до 20-50 мТл), и составляющая от 1,5 до 5%.

Тонкопленочные магниторезисторы Ав-1 и Ав-2 обладают повьппенной чувствительностью к слабым магнитным полям. Участок насьпцения характеристики магниторезисторов начинается при индукции внешнего магнитного поля, превьппающей 30-40 мТл для Ав-1 и 15-20 мТл для Ав-2. Эта особенность данных характеристик позволяет применять указанные магниторезисторы для точных измерений физических величин при использовании внешних магнитных полей, модулируемых измеряемыми физическими величинами, изменяющимися в пределах от О до 20 мТл.

Температурный коэффициент сопротивления для приведенных типов магниторезисторов составляет 0,25-0,36% на градус Цельсия, что более чем в два раза меньше температурного коэффициента сопротивления приборов на основе монолитных МЧЭ [8].

Всероссийским научно-исследовательским институтом электроизмерительных приборов (г. Ленинград) разработан тонкопленочный магниторезистор, состоящий из четырех однотипных МЧЭ, образующих равновесный и равноплечный мост. Конструктивно магниторезистор вьшолнен в виде четырехвьшодной микросборки, состоящей из керамической платы с напьшенными МЧЭ и вьшодов, расположенных на одной из сторон платы. Вся сборка герметизирована эпоксидным компаундом [1].

Основные параметры и характеристики тонкопленочных магниторезисторов отечественного производства приведены в главе 10.

Серийным производством тонкопленочных магниторезисторов занимаются десятки зарубежных фирм. Среди них наиболее известны фирмы: MatsusMta, Hitachi, Copal Co., Teikoki Tsushin Kogyo Co., Teitsu Denshi Kenkyusho Co., Panasonic, Sony, Rohm Co. Ltd. (все Япония); Robert Boch, Siemens Aktienge sellschaft (Германия); Samsung (Южная Корея); Philips Elec. (Голландия); RTC (Франция), Honeywell, Nonvolatile Electronics Inc. (США) и др.

Суммарный годовой объем вьшуска магниторезисторов зарубежными фирмами составляет сотни миллионов изделий достаточно широкой номенклатуры.

Наибольшую известность получили тонкопленочные магниторезисторы серии KMZ10 (KMZ1 OA, KMZ1 OB, KMZIOC), вьшуск которых освоен такими зарубежными фирмами, как Siemens, Valvo, RTC, Panasonic и др. Этот магниторезистор обладает высоким уровнем основных параметров и характеристик, поэтому может рассматриваться в качестве примера технического уровня зарубежных тонкопленочных магниторезисторов.


Рис. 2.43. Конструкция магниточувствительного О элемента магниторезистора серии KMZ10

Магниторезистор серии KMZ10 представляет собой кремниевую подложку размером 1,6x1,63 мм (рис. 2.43) с напьшенными на ней четьфьмя резисторами из пермаллоя (Ni-Co), соединенными в схему моста. Вся конструкция размещается в стандартном 4-х вьшодном пластмассовом корпусе с максимальными габаритами 4,8Г5,2х1,85 мм. Основные параметры и характеристики мостов приведены в главе 10.



В последние годы была разработана новая технология изготовления тонкопленочных магниторезисторов. Приборы, изготовленные по такой технологии, получили название GMR (Giant Magneto Resistor) -- гигантских магниторезисторов.



Рис. 2.44. GMR магниточувствительный элемент: а - структура; б- ориентационная

характеристика

Магниточувствительные элементы OMR резисторов представляют собой многослойные тонкопленочные структуры с субмикронной шириной. Пример такой структуры приведен на рис. 2.44.а. Па рис. 2.44.6 дана ориентационная характеристика GMR магниточувствительного элемента. Подробнее см. [66, 68, 93, 83].

Фирмой Siemens и другими, зарубежными производителями освоен вьшуск высокочувствительных тонкопленочных магниторезисторов серии OMR.

Магниторезисторы серии GMR размеш;ены в стандартных микроминиатюрных пластмассовых корпусах типа son, SMT, MW-6. Габариты магниторезисторов OMR S4 - 3,2х 2,3 х 0,7 мм, остальных (GMR S6, OMR В6, GMRC6)- 2,9 X 1,3 х1,1 мм. Диапазон рабочих температур всех магниторезисторов составляет от 0 до +150 °С.

Ч yHfinrejiuiKB аа. Лкткьные

Пйдлояскд магниторкечистари (2) Проводник (4>


Конта Бтные [тлп11(а.дки (4)

а.11Н1ценные

Рис. 2.45. Топология магниторезисторного моста серии ААххх, выпускаемого фирмой NVE

Аналогичные приборы вьшускаются фирмами Honeywell, Nonvolatile Electronics Inc. и другими зарубежными производителями. На рис. 2.45 приведена топология тонкопленочного магниторезисторного моста серии ААххх, вьшускаемого фирмой NVE. Некоторые характеристики магниторезисторных мостов серии ААххх приведены на рис. 2.46.



0,5 -0,5

ивых,В

ААС

102-02

L,MM -

......

О

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

О

15 20 о

002-

02 /

L,Mivi


В,мТл

о

2,5 5,0 7,6 10,2 12,-tO -5 б)

Рис. 2.46. Типичные зависимости напряжения на выходе магниторезисторных мостов серии ААххх-2: а - -от расстояния при перемещении вдоль источника магнитного поля; б - поперек чувствительной оси; в - -от индукции воздействующего магнитного поля

Следует отметить, что уровень шума тина l/f для GMR магниторезисторов примерно на порядок вьппе, чем у тонкопленочных резисторов. Уровень таких шумов пропорционален квадрату тока, протекающего через прибор [83].

Из других новых разработок тонкопленочных магниторезисторов можно отметить серию приборов типа TMS-205-001, созданных фирмой TDK Corp., предназначенных для регистрации магнитного поля Земли в устройствах автоматической коррекции цветовых аберраций и искажений в дисплеях, вызванных земным магнетизмом. Длина магниточувствительного элемента TMS-205-001 доведена до 16 мм. Общие размеры прибора, включая схему усиления и управления, составляют 30x23,5x9 мм. В приборе использован один магниточувствительный элемент для осей X и Y с чувствительностью до 50 мВ/мТл.

Основные параметры и характеристики магниторезисторов, вьшускаемых ведущими производителями, приведены в главе 10 тома 2.

2.2.3. Частотные характеристики магниторезисторов

Магниторезисторы и устройства на их основе могут работать при постоянном и модулированном (переменном) магнитном поле. Однако при частоте более 10 кГц возникает фазовый сдвиг, а при частоте более 1 МГц происходит изменение проводимости резистора. Частотные характеристики магниторезисторов с монолитным МЧЭ приведены на рис. 2.47 [45].

Верхняя частота АЧХ тонкопленочных магниторезисторов составляет более 1 МГц.

250,

Ф,Град. 1---►J

200 150 100 50 О

Rb,Om

. Обр.№3

10 Гц

100 Гц

кГц

10 кГц


100 1 10 кГц МГц МГц

О 45 90 135

Рис. 2.47. Характеристики монолитного магниторезистора: а - фазовая; б-частотная

Экспериментально доказано, что магниторезисторы могут работать при частоте модуляции магнитного потока до 1 ГГц [45, 67].

При использовании магниторезисторов в высокочастотной аппаратуре следует учитьтать некоторые их особенности.

Например, если магниточувствительныех элементы наклеены на металлическую подложку, то возможно возникновениея токов Фуко. Поэтому при использовании на высоких частотах модуляции магнитного потока следует выбирать магниторезистор с подложкой из феррита.



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