Чувствительность ПМП аппаратуры во многом зависит от правильного выбора его режима работы и степени согласования преобразователя с последующим электронным трактом.Наличие открытого входа электронного тракта,протяженных электрических соединений ПМП со схемой усиления сигнала, неоптимальным образом выбранные температурный и электрический режимы,а также неоптимальное согласование с нагрузкой часто не позволяют реализовать потенциально высокую чувствительность преобразователя.

В связи с повышением требований к параметрам и эксплуатационным характеристикам современной аппаратуры и приборов в последние годы, на преобразователи магнитного поля современного поколения стали возлагаться функции,которые ранее выполнялись элементами и узлами самой аппаратуры. Совмещение нескольких функций в одном изделии,имеющем как правило, единую конструкцию,позволяет получать выигрыш не только в реализуемой чувствительности ПМП,но и приводит к значительному уменьшению габаритов аппаратуры и повышению ее надежности.

В настоящее время для сложных преобразователей магнитного поля не существует многих терминов и понятий,обычно устанавливаемых нормативными (государственными,отраслевыми) документами.Однако,по аналогии с фотоприемными устройствами (ФПУ),выполняющими в ряде случаев сходные с ПМП функции /2/, попытаемся ввести определение такого устройства.

Устройства, выполняющие кроне преобразования магнитного поля и иные функции, и в которых в одном корпусе размещаются магниточувствительный элемент, электронная схема обработки сигнала, а так же другие элементы, расяиряюцие функции указанных изделий, называются магнитоэлектронным устройством (МЭУ).

Дальнейшее развитие технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных схем привели к созданию третьего поколения преобразователей магнитного поля.

Технология изготовления подавляющего большинства современных преобразователей магнитного поля,как в одноэлементном,так и в многозлеме-нтном исполнении базируется на тех же принципах, что и производство полупроводниковых приборов и интегральных схем (с использованием процессов диффузии,эпитаксии,ионного легирования, фотолитографии, микросварки и т.п.).

Преобразователь магнитного поля МЭУ третьего поколения и схемы электронного обрамления указанных устройств,также изготавливаются полностью с использованием технологии микроэлектроники,как на отдельных полупроводниковых структурах,так и в одном кристалле с интегральным ПМП (магниточувствительным элементом).

Направление техники,возникшее на основе синтеза микроэлектроники и интегральных магниточувствительных элементов (преобразователей магнитного поля) можно назвать МИКРОМАГНИТОЭЛЕКТРОНИКОЙ.

Микромагнитоэлектроника является базой для создания и производства современных магнитоэлектронных устройств.

Именно это направление позволяет реализовать высокие параметры магниточувствительных элементов в аппаратуре, расширить функции ПМП, а также в наибольшей степени решать задачи микроминиатюризации приборов и оборудования, повышения их надеяности, снижения габаритных размеров, массы и потребляемой мощности и^себестоимости изготовления.

о

о

о

>

CD О

д >

: П ?

S П>

>

п

о га S ГО

01 а W

f.l Tl

- Eg я го

о ГО.О S

Цифро - аналоговые интегральные схемы

га S ГО

го я я

2 :< 3

о

я Е го

я Е го

О

к

п

р

PJ о W I

Ж

о о

PJ д

PJ я

S н о

о

S н

функционально - ориентированные магнитные датчики

Функциональные магнитоэлектронные

устройства

>

о

X S н о

н о

pj о

Как видно из таблицы 1 максимальное значение Rx соответствует Ge,Si и GaAs,а не классическим гальваномагнитным полупроводникам InSb и InAs.Последние,однако, имеют бесспорное преимущество при измерении слабых магнитных полей,т.к. пороговая чувствительность датчиков Холла обратно пропорциональна холловской продвижности основных носителей заряда.

С точки зрения нечувствительности к воздействию посторонних физических факторов материалы располагаются в следующей последовательности: Ge,Si,GaAs.

Конкретная реализация этого направления техники состоит в созда-ниии и обеспечении промышленного производства микроминиатюрных магнитоэлектронных устройств (ММЭУ). Последние представляют собой устройства, состоящие из магниточувствительного элемента и схемы обработки электрического сигнала, объединенные единым корпусом, и изготовленные с применением интегральной (гибридной или твердотельной) технологии.

Основные направления развития микромагнитоэлектроники показаны на рисунке 1.Из рисунка видно,что микромагнитоэлектроника развивается по четырем основным направлениям:

1.Разработка и производство современных преобразователей магнитного поля.

2.Разработка и производство современных магнитоуправляемых и магниточувствительных интегральных схем.

3.Разработка и производство современных магнитных датчиков.

4.Разработка и производство современных функциональных магнитоэлектронных устройств.

Далее рассмотрим эти направления более подробно.

II.РАЗРАБОТКА И ПРОИЗВОДСТВО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

В изделиях магнитоэлектроники наиболее широко используются следующие физические явления,позволяющие создавать определенные классы дискретных и интегральных ПМП с применением современной технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Эффект Холла, определяемый как возникновение поперечной разности потенциалов (э.д.с. Холла) при прохождении электрического тока через, проводник помещенный в магнитное поле.Используется для создания, т.н. элементов Холла на основе различных полупроводниковых материалов.

Элементы Холла получили наиболее широкое распространение при испорльзовании их в качестве преобразователей магнитного поля.

Для изготовления элементов Холла наиболее широко используются кремний и германий,арсенид галлия,антимонид индия и др. п/п материалы, с высокой подвижностью носителей заряда и наивысшим значением коэффициента Холла.

Основные характеристики некоторых полупроводни1{;овых материалов, используемых для создания элементов Холла приведены в табл.1

Таблица 1