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
80 100 Таблица 2.4. Обобщенные параметры элементов Холла, серийно -выпускаемых, зарубежными производителями
Таблица 2.5. Обобщенные параметры опытных образцов элементов Холла, выпускаемых, зарубежными производителями
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
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. |