霍爾集成電路設(shè)計(jì)及其測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)

作為目前被廣泛使用的磁場(chǎng)傳感器之一的霍爾傳感器,在精密測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化及家用電器,特別汽車電子等領(lǐng)域得到了出色的應(yīng)用。隨著IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其對(duì)測(cè)試儀器的要求越來(lái)越高,即要保證芯片的參數(shù)準(zhǔn)確,又需要很,測(cè)試儀變得智能化。對(duì)霍爾傳感器作了一些研究,對(duì)一款開關(guān)型雙極霍爾傳感器作了設(shè)計(jì)與分析。針對(duì)此霍爾芯片開發(fā)了霍爾測(cè)試儀,能夠準(zhǔn)確測(cè)出霍爾器件的各項(xiàng)性能參數(shù)。本文章簡(jiǎn)要概述了模擬集成電路的重要性及發(fā)展國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上引出了數(shù)?；旌霞傻幕魻杺鞲衅餍酒?對(duì)霍爾傳感器原理、應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展?fàn)顩r作了詳細(xì)的描述。針對(duì)此霍爾芯片開發(fā)了霍爾測(cè)試儀,能夠準(zhǔn)確測(cè)出霍爾器件的各項(xiàng)性能參數(shù)。

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接近傳感器的分類

接近傳感器按工作原理分:高頻振蕩型、電容型、感應(yīng)電橋型、磁鐵型和霍耳效應(yīng)型等。

按操作原理可分為三類：利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型，使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。

按檢測(cè)方法分：通用型：主要檢測(cè)黑色金屬（鐵）所有金屬型：在相同的檢測(cè)距離內(nèi)，檢測(cè)任何金屬。

有色金屬型：主要檢測(cè)鋁一類的有色金屬 根據(jù)結(jié)構(gòu)類型分:

1、兩線制接近傳感器：兩線制接近傳感器安裝簡(jiǎn)單，接線方便；應(yīng)用比較廣泛，但卻有殘余電壓和漏電流大的缺點(diǎn)。

2、直流三線式：直流三線式接近傳感器的輸出型有NPN和PNP兩種，70年代日本產(chǎn)品絕大多數(shù)是NPN輸出，西歐各國(guó)NPN、PNP兩種輸出型都有。PNP輸出接近傳感器一般應(yīng)用在PLC或計(jì)算機(jī)作為控制指令較多，NPN輸出接近傳感器用于控制直流繼電器較多，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)控制電路的特性選擇其輸出形式。有色金屬型：主要檢測(cè)鋁一類的有色金屬根據(jù)結(jié)構(gòu)類型分:1、兩線制接近傳感器：兩線制接近傳感器安裝簡(jiǎn)單，接線方便。

TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器

1995 年，由美國(guó)麻省理工學(xué)院和日本東北大學(xué)的兩個(gè)研究小組獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，將兩個(gè)磁性電極層之間用極薄的絕緣層分開會(huì)產(chǎn)生很大的磁電阻效應(yīng)(室溫下達(dá)到11%)。這種由磁性層/絕緣層/磁性層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，稱為磁性隧道結(jié)(MTJ)。在MTJ 中，中間的絕緣層很薄(幾個(gè)納米)，使得可以有大量電子隧穿通過。通過隧道結(jié)的電流依賴于兩個(gè)磁性層的磁化強(qiáng)度矢量的相對(duì)取向。這種隧穿電流隨外磁場(chǎng)變化的效應(yīng)被稱為隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)。隧道磁電阻效應(yīng)可以由Julliere 雙電流模型解釋。假定電子在隧穿過程中自旋不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并且隧穿電流正比于費(fèi)米面附近電子的態(tài)密度。當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于平行排列時(shí)，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，左側(cè)的多子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，MTJ 處于低阻態(tài)；當(dāng)MTJ兩側(cè)鐵磁層處于反平行排列時(shí)，左側(cè)的少子電子向右側(cè)的多子空態(tài)隧穿，而左側(cè)的多子電子向右側(cè)的少子空態(tài)隧穿，MTJ 呈現(xiàn)高阻態(tài)。特別是TMR磁傳感器，擁有小型化、低成本、低功耗、高集成性、高相應(yīng)頻率和高靈敏度特性，使其成為未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

由于貼合TMR器件與超導(dǎo)磁放大器的低溫膠過厚導(dǎo)致TMR—超導(dǎo)磁放大器間距過大(50 μm)，使得TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的靈敏度、探測(cè)精度較GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器、SQUID 等器件仍有明顯差距。理論計(jì)算表明，減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距將使得磁場(chǎng)放大倍數(shù)呈指數(shù)形式上升；電阻的變化經(jīng)電路處理后的以電信號(hào)的方式輸出，這就是電阻應(yīng)變片傳感器的工作原理。若能將TMR—超導(dǎo)磁放大器間距降低至0.5 μm以內(nèi)，磁場(chǎng)放大倍數(shù)可接近1000 倍。今后可通過熱壓印等技術(shù)減小TMR—超導(dǎo)磁放大器間距，從而提高器件的靈敏度。

汽車一般有幾種傳感器？

在種類繁多的傳感器中，常見的有∶

1、進(jìn)氣壓力傳感器：反映進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力大小的變化，是向ECU（發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元）提供計(jì)算噴油持續(xù)時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。

2、空氣流量計(jì)：測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量，提供給ECU作為噴油時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。

3、節(jié)氣門位置傳感器：測(cè)量節(jié)氣門打開的角度，提供給ECU作為斷油、控制燃油/空氣比、點(diǎn)火提前角修正的基準(zhǔn)信號(hào)。

4、曲軸位置傳感器：檢測(cè)曲軸及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，提供給ECU作為確定點(diǎn)火正時(shí)及工作順序的基準(zhǔn)信號(hào)。

5、氧傳感器：檢測(cè)排氣中的氧濃度，提供給ECU作為控制燃油/空氣比在（理論值）附近的的基準(zhǔn)信號(hào)。

汽車傳感器過去單純用于發(fā)動(dòng)機(jī)上，已擴(kuò)展到底盤、車身和燈光電氣系統(tǒng)上了。這些系統(tǒng)采用的傳感器有100多種。

擴(kuò)展資料

傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成。

1、敏感元件是指能直接感受（或響應(yīng)）被測(cè)量的部分，即將被測(cè)量通過傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的非電量或其它量。

2、轉(zhuǎn)換元件則將上述非電量轉(zhuǎn)換成電參量。

3、測(cè)量電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸入的電參量經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等可測(cè)電量，以便進(jìn)行顯示、記錄、控制和處理的部分。