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

2.1.5. Производство и образцы элементов Холла

В Советском Союзе разработкой и вьшуском элементов Холла занималось более 30 организаций, среди которых наиболее известными являются: ОВНИИЭМ в п Истра Московской области (приборы типа ДХГ-0,5, ДХГ-0,5с, ДХГ-0,5м, ДХГ-2С, ДХК-7АК, ДХК-14, ДХК-74, ДПК-1, ХАГ-П4, ХИМ, ХИМ-С2, ХИМ и др.); НПО Вега в п Бердске (приборы серий ДХК и ПХЭ); ИФТТ и ПН АН БССР в т. Минске (приборы типа ИП); ОКБ ФТИ АН УзССР в п Ташкенте (приборы типа ХАГЭ-1, ХАГЭ-2, ХАГЭ-3 и др.); завод чистых металлов в п Свегловодске (приборы типа Х101, Х112, Х201, Х212, Х501, Х511); СКТБ ФТИ АН СССР в п Ленинграде и др.

Самую большую группу отечественных элементов Холла представляют приборы на основе геттеро-эпитаксиальных пленок InSb-GaAs, вьшускаемые НПО Вега (г. Бердск) и НПО Домен (п С.-Петербург) [67, 55, 62].

Наиболее известными отечественными приборами являются элементы Холла серии ПХЭ 602 - ПХЭ 606 и ДХК-0,5.

Среди сравнительно новых изделий можно отметить: ХИМ-С2, ДХК-7АК и ДХК-12 ПК, разработанные ОВНИИЭМ. Прибор ХИМ-С2 вьшолнен с системой дублирования, состояш;ей из двух магниточувствительных элементов (основного и резервного), расположенных симметрично относительно друг друга и параллельно друг другу и имеюпщх идентичные магнитоэлектрические параметры, что позволяет, в случае необходимости, заменить основной элемент резервным.

Элементы ДХК-7АК и ДХК-12 ПК обладают повьппенной эксплуатационной надежностью и удобны при монтаже в аппаратуру за счет использования металлического корпуса и гибкой печатной платы в качестве внешней коммутационной цепи.

Среди зарубежных исследователей и производителей работы в данном направлении ведутся несколькими десятками фирм. Ведупщми производителями элементов Холла являются японские фирмы Asahi Kasel Electronics (InSb), Matsushita Electronic Corp. (Si, Ge, GaAs, InSb), Denki Onkyo (InSb), Rohm Co. Ltd. (InSb, GaAs - до 1 млн. шт. в месяц), Toshiba (GaAs - до 700 тыс. шт. в месяц); американские фирмы IBM (Si), Radio Frequency (InAs), Texsas Instrument (Si), Sprague Electric (Si), Allegro, F. W. Bell, фирмы Германии AEG Telefiinken, Siemens (Si, InSb, GaAs, InAsP), Ebeco, F.W. Bell и др.

Суммарный годовой объем производства элементов Холла в мире превьппает 1 млрд. шт. Номенклатура типов ЭХ насчитьшает сотни наименований.

Особенностью зарубежных элементов Холла является то, что, как правило, большая часть приборов ориентируется на решение конкретныхе техническихе задачи, например:, для регистрации магнитного потока, использования в качестве датчиков скорости враш;ения зубчатых колес и в датчиках линейного перемеш;ения и т.д. Поэтому, все приборы имеют определенные конструктивные отличаются друг от друга как своими конструктивным исполнением, так и особенностями практического использования. Зарубежная промьппленность вьшускает очень широкую номенклатуру этих приборов.

Из новейших образцов приборов можно отметить элемент Холла типа HS-100 с максимальной толпщной 0,3 мм, разработанный фирмой Bell Technologies (США). Приборы поставляются в flip-chip исполнении. Цена прибора составляет всего 0,3 доллара при покупке партии болеьше 100 шт.

Во второй части книги приведены основные параметры и габариты элементов Холла, вьшускаемых наиболее известными отечественными предприятиями и ведупщми зарубежными фирмами.

Обобщенные параметры элементов Холла на основе различных материалов сведены в табл. 2.4 и 2.5. В табл. 2.4 сгруппированы данные по -200 типам промьппленных образцов ЭХ, а в табл. 2.5 - по ~20 типам приборов, изготовленных по новым и новейшим технологиям.

Чувствительность большинства элементов Холла лежит в пределах от 0,05 до 10 В/Тл, ток управления - от 1 до 200 мА, нелинейность преобразования обьгано составляет от 0,1 до 5,0%, температурный коэффициент чувствительности - от 0,03 до 0,5% на градус Цельсия.

Большинство элементов Холла обладает достаточно высокой линейностью преобразования. Например, кремниевые ЭХ показьшают хорошую линейность при индукции магнитного поля до 1-1,5 Тл.

На рис. 2.22 приведена типовая выходная характеристика интегрального кремниевого элемента Холла.

Рис. 2.22. Типовая выходная характеристика интегрального кремниевого элемента Холла

40 35 30 25 20 15 10 5 О -5

к

и

В,м1л

\ \ Ь.

80 100



Таблица 2.4. Обобщенные параметры элементов Холла, серийно -выпускаемых, зарубежными

производителями

№№ п/п

Материал МЧЭ

Размер чувствительной зоны, мм

Входиое сопро-тивле иие, Ом

Выходное сонротив ление, Ом

Ток управления, мА

Магнитная

чувствительность, В/Тл

Удельная магнитная чувствительность, В/Тл*А

Остаточное

напряженне, в/А

Темпе-рат. коэффициент

ЭДС Холла, %/°С

Темпера турный коэффициент сопротивления, %/°С

Коэффициент нелинейности,

Диапазон рабочих температур, °С

От 1,8x0,6 До 12x6

30...

1800

24....650

2...45

0,01...0,77

2,5... 100

0,025...10

0,02...0,5

0,1...1

-60...

+100

От 2,6x1,6 До 12x6

500... 3000

500... 3000

3...15

0,22... 1,35

45...90

1,1...3,1

0,08...2

2...3

-60...

+125

InAs

От 1,4 X

0,7 До4х2

От 0=0,76

До 0=1,02

0,5... 160 1...2

0,5...360 1...2

10...200 100...300

0,075...

0,66 0,0056..

0,011

0,5...15 0,056...

0,11

0,001... 0,45 0,003

0,05...0,1 0,01

0,1...0,2 0,6

1...2 1...2

-269... +185 -269...

+102

InAsP

От 0,5x0,5 До 1x1

5...30

3...70

25...200

0,055...

0,29

0,88...4

0,001... 0,0025

0,03...0,1

0,1...0,2

1...2

-55...

+150

InSb

От 0,2x0,2

До 6,5x2

10...530

10...530

6...100

0,08...3

0,85...500

0,005...

0,1...2

0,1...0,2

1...2

-20... +90

GaAs

От 0,5x0,5 До 1x1

10...100

10...100

0,1...0,23

0,55... 1,3

0,0025... 0,45

1...2

-100... +100

GaAs гет.эпит

От 0,127 X 0,127 До 1x1

100... 1500

100... 1500

1...40

0,09...3

20...280

2,8...20

0,03... 0,06

0,15...0,3

1...2

-50...

+125

InAs-GaAs гет.эпит.

От 3x1

До 4x1

6...50

2...50

20...150

0,4...0,6

2...30

0,2...0,3

0,02...0,0 5

0,05... 0,3

1...2

-10...

+100

InSb-GaAs

От 3x1,5

До 4x2

200... 3000

200... 3000

3...15

0,5...0,7

230...330

1,7...2

0,1...0,3

-60...

+125

InSb-GaAs гет.эпит.

От 0,2x0,05

До 2х 0,5

2...15

2...15

0,01...0,5

0,1 ...5

0,0002... 0,001

0,05...0,1

0,02...0,5

0,3... 0,5

-270... +100

CdHgTe пленка

22 мм-

35...90

35...90

15...30

18...550

0,13... 0,33

0,05...0,2

0,2... 0,6

0...+55



Таблица 2.5. Обобщенные параметры опытных образцов элементов Холла, выпускаемых, зарубежными

производителями

JV № п/п

Материал МЧЭ

Размер чувствительной зоны, мм

Входное сопротивление, Ом

Выходное сопротивление, Ом

Ток управления, мА

Магнитная

чувствительность, В/Тл

Удельная магнитная чувствительность, В/Тл*А

Остаточное напряжение, в/А

Темпе-раурный

коэффициент

ЭДС Холла, %/°С

Темне-ратурны й коэффициент сопротивления, %/°С

Коэффициент нелинейности,

Диапазон рабочих температур, °С

InSb

пленка (МВЕ)

1 мм

240... 550

240... 550

1,8... 4,1

З...6,4

3000... 6400

1,7...

0,05

н/д

Н/Д

0...+100

InAs пленка (МВЕ)

1 мм

400...

400...

8,6... 15

2...6

130... 690

0.05

н/д

Н/Д

0...+100

Si (КНИ) FEHS (ЦДХ)

От 0,002 X 0,002

До 0,5x0,5

аг20к до 120к

ог20к до 120к

0,05... 0,6

0,08...1,1

500... 10000

0,1... 16

0,08... 0,36

0,2... 0,34

0,5...

-270... +250

В табл. 2.6 даны основные параметры трех групп элементов Холла, вьшускаемых ведущим зарубежным производителем - фирмой F. W. Bell.

Таблица 2.6. Основные параметры трех групп элементов Холла, выпускаемых фирмой К W. Bell

Наименование серии прибора

Материал МЧЭ

Ток управления, мА

Входное сонротив-ление, Ом

Выходное сонротив-ление, Ом

Магнитная чувствительность, В/Тл

Температурный коэффнци-ент ЭДС Холла,

%/ С

Диапазон рабочих температур, С

InAs

100... 200

1...6

1...6

0,008...0,5

-0,05

-269...+100

InSb

До 10

20...60

40...480

0,04... 0,25

-0,05

-55...+100

GaAs

450... 900

580... 1700

0,5...1,4

-0,08

-55...+175

Интервал рабочих температур для ЭХ, изготовленных из германия, в пределах от -60 до +70 °С, для кремниевых - от -60 до +120 °С.

Предельная рабочая температура для элементов Холла из арсенида галлия составляет 250-300 °С при ТС = 0,05% /на градус Цельсия. Элементы из InSb и InAs могут применяться при температурах от 4,2 до 300 °К при ТС= 0,05-0,5% на градус Цельсия.

С точки зрения устойчивости к воздействию температуры окружающей среды материалы располагаются в следующей последовательности: Ge, Si, GaAs.

2.1.6. Частотные характеристики элементов Холла

Элементы Холла обладают очень малой инерщюнностъю.

Быстродействие ЭХ определяется временем пролета носителей через активную область кристалла. При правильном выборе исходного полупроводникового материала с высокой подвижностью носителей заряда и субмикронных размерах МЧЭ верхняя граничная частота может составить порядка 1 ГГц. Однако, при высоких частотах модуляции магнитного поля индукционные помехи и наводки практически сужают полосу рабочих частот до 1 МГц.

Особое значение имеет конструкция элемента Холла, так как активная область и холловские вьшоды образуют виток, на котором переменное магнитное поле наводит ЭДС (так назьшаемую квадратурную помеху), величина которой зависит от площади витка. В приборе с малой площадью витка активная область-вьшоды Холла квадратурная помеха стремится к нулю, в результате чего появляется возможность значительного увеличения рабочей частоты.



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