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霍尔相位传感器组件及相关关键技术研究

胡少坚  
【摘要】: 霍尔传感器是目前使用最广泛的磁传感器之一。它不仅可以用来测量磁场,还可用于测量电流、速度、位置、角度和转速等物理量,在精密测量、工业自动化控制、汽车电子、家用电器等领域获得广泛应用。本课题是上海汽车工业科技发展基金会支持项目“相位传感器的研究开发”的一部分,着重研究了霍尔传感器组件和霍尔开关集成电路设计制造方面的关键技术。 论文先简要介绍了霍尔效应的基本原理,霍尔元件和霍尔集成电路的发展过程和近况。 论文采用保角变换的方法对霍尔集成电路中常用霍尔元件的几何修正因子和有效宽长比进行分析计算,分别给出灵敏度最高或功耗最低时,霍尔元件的最佳结构尺寸。并以离子注入GaAs霍尔元件为例,验证了设计优化的结果。提出的优化设计方法和得到的结果对霍尔元件的设计有重要指导意义。 论文对Si双极型霍尔开关集成电路的工作原理其中包括稳压电路、放大电路和触发电路等进行了认真的分析和仿真,重点研究了温度补偿、电阻修调等关键技术,并完成了高精度Si双极型霍尔开关集成电路的版图设计。 论文首次采用GaAs直接离子注入MESFET集成电路工艺,研制出了GaAs霍尔开关集成电路。实验结果表明,开关性能良好,工作点合理,达到设计要求。结果还表明,霍尔元件和放大电路可构成灵敏度很高的霍尔线性集成电路。 论文用ANSYS有限元分析软件建立了霍尔相位传感器组件的磁路仿真与设计方法,研制出了新型高精度Sm_2Co_(17)霍尔相位传感器组件。同时,分析了批量生产对制作工艺误差的要求。这些工作对霍尔传感器组件设计和生产都有非常重要的实际意义。


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