Исследование характеристик полевого элемента Холла с расщепленным стоком

В настоящее время в сенсорной технике самое широкое применение нашли датчики магнитного поля, используемые для измерения индукции магнитного поля и бесконтактного определения механических и электрических воздействий (реле, датчики положения, измерители тока и мощности, предохранители и т.п.). В 2015 году было произведено более 3 миллиардов микроэлектронных датчиков магнитного поля. Более того, оценки годового прироста выпуска данных датчиков составляет около 15-18 %.  

На данный момент более половины выпускаемых датчиков работают на основе эффекта Холла. Эффект Холла заключается в возникновении поперечной разности потенциалов при протекании тока по проводнику, находящемуся в поперечном магнитном поле.  В данной работе рассматривается новый тип преобразователя магнитного поля – полевой датчик Холла на основе структуры «кремний-на-изоляторе» (КНИ ПДХ).

КНИ ПДХ изготавливают на основе структур “кремний-на-изоляторе”, т.е. структур, в которых рабочий слой кремния отделен от подложки встроенным диэлектрическим слоем. Конструкция ПДХ пред­ставляет собой сочетание резистора Холла с вертикальным двухзатвор­ным полевым транзистором типа металл – диэлектрик – полупровод­ник. В результате этого КНИ ПДХ имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными ДХ.

В ходе данной работы был разработан измерительный стенд для изучения основных характеристик полученного образца. На основе разработанного стенда были проведены эксперименты по измерению параметров ПДХ (вольт-амперная, холловская, ток-затворная характеристики) при различных режимах включения. На рисунке 1 представлена холловская характеристика ПДХ. Был проведен расчет магниточувствительности S и удельной магниточувствительности S_уд. при режиме работы с «расщепленным стоком». U_p = 10 В; U_g = 10 В; U_h = 2,4 мВ; B = 45 мТл; I = 450 мкА.

S= 0,053 В/Тл;

S_уд. = 118,5 В/(А·Тл).

По полученным расчетным данным сделан вывод, что удельная магниточувствительность ПДХ на порядок выше чем у традиционного датчика Холла.

Научный рукодитель - доц. каф. ППЭ и ФПП, к.т.н. Леготина С.А.