4.5.Разработка и производст&о функциональных магнитоэлектронных

устройств

Третьей большой группой изделий микромагнитоэлектроники являются функциональные магнитоэлектронные устройства (ФМЭУ) (см. рис.1,4).

Функциональные магнитоэлектронные устройства - это сложные изделия электронной техники,выполняющие самостоятельные и вполне определенные функции.

В отличие от магнитных датчиков,эти устройства могут выполнять не только преобразовательные функции,но и использовать генерируемый сигнал непосредственно для управления объектом и (или) индицирования его состояния.

ФМЭУ содержат ряд дополнительных элементов (функциональные электронные узлы,валы,пружины,кодирующие диски,тонармы,муфты и т.д.),которые обеспечивают выполнение ими заданных функций.

Конструктивно функциональные магнитоэлектронные устройства выполнены так,что все их узлы и детали неразрывно связаны между собой и представляют единое целое.

Характерным примером функционального магнитоэлектронного устройства может служить бесконтактный кнопочный переключатель,содержащий: магнитную систему,магнитоуправляемую микросхему,арматуру (плунжер,возвратная пружина и др.),выходные контакты и литой пластмассовый корпус.

Это устройство выполняет определенные и конкретные функции - замыкает или разрывает электрическую цепь при нажатии на кнопку.

Другим примером,может служить бесконтактный предохранитель (реле тока),который разрывает электрическую цепь при увеличении контролируемого тока за допустимые пределы.

Функциональные магнитоэлектронные устройства являются последним поколением изделий микромагнитоэлектроники,создание которых стало возможным благодаря достижениям микроэлектроники,точной механики и других отраслей техники,

В отечественных источниках встречается информация о создании ФМЭУ,однако большинство этих изделий пока еще не вышло за рамки макетных и экспериментальных образцов /3,18,19,22/.

Примером промышленной реализации простого ФМЭУ могут служить бесконтактные кнопочные переключатели типа ПКБ (ПКБ1,2,3,4,5),объем производства которых в 1989-90Г.г.составлял в СССР более 500 тыс.шт.в год

В зарубежной технической литературе приводится немало примеров создания функциональных магнитоэлектронных устройств различного назначения, названия некоторых из них приведены на рис. 4.

Номенклатура ФМЭУ,выпускаемых ведущими зарубежными фирмами, несомненно богаче отечественной.

Например,фирмой Valvo (Германия) разработан и реализован в гибридном исполнении электронный магнитный компас,используемый в автомобильном навигационном комплексе.Прибор содержит все необходимые элементы для выдачи цифровой информации о всех трех составляющих (X,Y,Z) магнитного поля Земли./31/

Фирмой Honeywell предлагается целая серия магнитоэлектронных устройств (HMClOOl,НМС1002,НМС2003 и HMR) для навигационных приборов и высокочувствительных магнитометров.Устройства также кюгут выдавать информацию об одной- двух- или трех составляющих магнитного поля Земли.

Приборы выпускаются в гибридном исполнении.Стоимость устройств (нем) при покупке партии более 20 шт составляет от 30 до 200 долларов. Стоимость приборов серии HMR достигает 1000 долларов за штуку./35...38/

Аналогичные по назначению,но еще более сложные, устройства (ТСМ2, АХ100,Vector-2X,Wayfinder-VR) выпускаются фирмой Precision Navigation, Inc.(США)./39...41/

Фирмой Bosch выпускаются бесконтактные замки зажигания для автомобилей, ; фирмой Honeywell выпускаются бесконтактные кнопочные переключатели , электронные предохранители и реле тока,концевые выключатели; фирма Murata освоила выпуск бесконтактных потенциометров, декодеров, вакуумных переключателей, головок для считывания информации с магнитных карт и казначейских билетов;фирма Spraque освоила выпуск преобразователей частоты для непосредственного управления обмотками статора бесколлекторного (вентильного)электродвигателя постоянного тока и т.д.

В связи обнаруженным в последние годы влиянием,т.н. магнитных бурь на самочувствие человека особый интерес представляет разработка и промышленный выпуск компактных высокочувствительных магнитометров индивидуального пользования с чувствительностью 10...1000 нТл на фоне магнитного поля Земли.Можно уверенно предположить,что уже в ближайшие 3-5 лет будет освоен массовый выпуск подобных приборов,предназначенных для прогнозирования гелио- и геомагнитных возмущений.Причем потребность в таких приборах составит десятки миллионов изделий в год./34/

Судя по многочисленным публикациям в зарубежных и отечественных источниках,дальнейшее развитие функциональных магнитоэлектронных устройств будет идти по пути промышленной реализации предлагаемых идей, расширения номенклатуры,функций и сфер применения указанных устройств.

5.ВЫВОДЫ

На основе вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1.В последние годы на основе синтеза микроэлектроники и интегральных преобразователей магнитного поля возникло новое направление электронной техники -микромагнитоэлектроника.

Для реализации задач и целей микромагнитоэлектроники широко используется технологическая база микроэлектроники,современные схемотехнические решения,интегральные узлы и элементы,микроминиатюрные магнитные системы и др.

2.Зарубежными фирмами и отечественными предприятиями (до недавнего времени) налажен серийный выпуск широкой номенклатуры изделий микромагнитоэлектроники .

Наибольшее распространение получили:магнитоуправляемые и магниточувствительные интегральные схемы, магнитные датчики и функциональные магнитоэлектронные устройства.Каждое из этих изделий имеет не только самостоятельное применение,но и может служить базой для создания современных приборов и оборудования различного назначения.

3.Изделия микромагнитоэлектроники используются в системах управления производственными процессами,в автомобильной электронике,измерительной и вычислительной технике,дефектоскопии,медицинских и бытовых приборах и т.д. и т.п.

4.Оценка возможностей изделий микромагнитоэлектроники и их очевидных преимуществ перед другими группами изделий электронной техники, выполняющих сходные функции,показывает,что мы имеем дело с практически неосвоенным направлением техники.

Даже перечисленные в настоящем обзоре многочисленные примеры составляют лишь ничтожную часть потенциального рынка изделий микромагнитоэлектроники, настолько,по нашему мнению широкого,что спрогнозировать сегодня многие будущие применения не предоставляется возможным.

5.Развитие зарубежной микромагнитоэлектроники идет необычайно высокими темпами,для которых характерны : ежегодный рост номенклатуры и объема производства указанных изделий, привлечение новых производителей, неуклонное расширение сфер применения. Количество производимых фирмами изделий микромагнитоэлектроники уже сегодня исчисляется сотнями типов. Хотя сведений о суммарном объеме производства указанных изделий и не приводится, можно предположить, что речь может идти о сотнях миллионов изделий в год.

6.В мировой практике выявились основные тенденции и определились перспективы дальнейшего развития микромагнитоэлектроники.

В последующее десятилетие усилия разработчиков и производителей магнитоэлектронных устройств будут направлены на:

- дальнейшее повышение уровня магнитоэлектрических параметров и эксплуатационных характеристик изделий;

- повышение степени интеграции изделий с постепенным переходом на многоканальные устройства;

- расширение функций,выполняемых изделиями микромагнитоэлектроники , а также сфер их применения;

- 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 магнитотвёрдых (сплавов типа самарий-кобальт , неодим-железо-бор и др.) материалов, а также более совершенных технологических процессов: ионной имплантации, МОП и КНИ технологии,плазменного осаждения магнитотвёрдых пленок и др.