Исследование и разработка трехколлекторного биполярного магнитотранзистора с низким коллекторным разбалансом для работы в слабых и переменных магнитных полях

• Автор: Черемисинов, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ДАТЧИКИ НА ИХ ОСНОВЕ

1.1. Преобразователи магнитного поля

1.1.1. Элементы Холла

1.1.2. Магниторезисторы

1.1.3. Магнитодиоды

1.1.4. Магнитотранзисторы

1.2. Двухколлекторный биполярный магнитотранзистор

1.3. Критерии качества двухколлекторного биполярного магнитотранзистора

1.4. Датчики регистрации перемещений на основе полупроводниковых преобразователей магнитного поля
1.5. Применение магнитных датчиков в автомобильной технике
Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТРЕХКОЛЛЕКТОРНОГО БИПОЛЯРНОГО МАГНИТОТРАНЗИСТОРА (ЗКБМТБК) С НИЗКИМ ЗНАЧЕНИЕМ
НАЧАЛЬНОГО РАЗБАЛАНСА КОЛЛЕКТОРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
2.1 .Структура БМТБК
2.2. Гальваномагнитные эффекты в магнитотранзисторе
2.3. Приборно-технологическое моделирование магнитотранзистора с подлегированием поверхности базы
2.4. Исследование границы раздела Si-SiÖ2 на основе вольт-фарадных характеристик
2.5. Технология изготовления ЗКБМТБК
2.6. Сравнение начального разбаланса коллекторных напряжений
Выводы по 2 главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ЗКБМТБК В СЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

3.1. Исследование работы магнитотранзисторов ЗКБМТБК
3.2. Сравнение типов магнитотранзисторов
3.3. Собственные шумы магнитотранзисторов
3.4. Методика измерения магниточувствительности магнитотранзистора
в слабых магнитных полях
Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4. МИКРОСИСТЕМА МЕХАТРОННОГО УСТРОЙСТВА С МАГНИТОТРАНЗИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
4.1. Структура кремниевой консоли
4.2. Моделирование и анализ колебаний кремниевой консоли
4.3. Схема преобразователя магнитного поля
4.4. Макет микросистемы мехатронного устройства с использованием магнитотранзистора
4.5. Методика измерений и анализ полученных результатов
Выводы по 4 главе
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
За последние полвека исследовано, апробировано и нашло свое серийное применение большое количество датчиков магнитного поля. Используются они как для измерения непосредственно величины и направления магнитного поля, так и для создания более сложных датчиков для регистрации перемещений, датчиков приближений,
координаточувствительных датчиков, щелевых датчиков, датчиков угла поворота, скорости вращения, датчиков угла наклона, датчиков измерения тока и многих других [1]. Также они используются для создания бесконтактных пусковых устройств, например в автомобиле. На работу таких устройств не влияют загрязнения и другие факторы, ухудшающие работу контактных развязок.
Основным элементом датчика магнитного поля является
преобразователь магнитного поля. Наиболее используемыми в мире для создания датчиков магнитного поля преобразователями магнитного поля являются элементы Холла и магниторезисторы. Основная доля
производимых датчиков магнитного поля приходится на элементы Холла. Достаточно простые в изготовлении, дешевые, они работают в полях от 10'4 до 102 Тл. Однако сложности при разработке элементов Холла и датчиков на их основе вносят термокомпенсация и остаточное напряжение на выходе.
Магниторезистивный эффект материалов был открыт еще в XIX веке, но активное развитие исследования магниторезистивных элементов началось после открытия в 1988 году гигантского магниторезистивного (ГМР) эффекта. Магниторезисторы чувствительных к слабым полям до 10'9 Тл, но не работают в сильных полях. При создании
магниторезистивных элементов необходимо создание сложных многослойных структур, содержащих ферромагнитные пленки. Наличие гистерезиса вынуждает использовать дополнительные элементы для

В обзорах и статьях по магнитотранзисторам указано, что они работают, в магнитных полях до 10'5 Тл и теоретически могут работать до 10'6 Тл. Работа в переменном в магнитном поле также плохо исследована.
Учитывая вышеизложенное, в рамках диссертационного исследования необходимо решить следующие задачи:
1) Исследовать влияние скорости поверхностной рекомбинации и экстракции инжектированных электронов ^-переходом база-карман (третий коллектор) на магниточувствительность.
2) Провести приборно-технологическое моделирование магнитотранзистора и оценить зависимость магниточувствительности от подлегирования поверхности базы.
3) Исследовать зависимость магниточувствительности по напряжению при различных напряжениях на кармане относительно напряжения смещения на базе.
4) Разработать методику для исследования работы магнитотранзистора в слабых магнитных полях. Оценить зависимость магниточувствительности от величины магнитного поля.
5) Разработать методику исследования работы
магнитотранзистора в переменном магнитном поле. Оценить работу магнитотранзистора в переменном магнитном поле.