Микроэлектронные автогенераторные датчики магнитного поля

• Автор: Мардамшин, Юрий Петрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 135 с.

Актуальность темы. Магнитные поля широко используются в медицине , ядерной технике, системах контроля и управления, автоматике, устройствах записи и воспроизведения информации , разведке полезных ископаемых 8. Уровень магнитной индукции необходимо контролировать в окружающей человека среде . На основе микрозлектронных устройств, чувствительных к магнитным полям, строятся датчики различного назначения датчики давления, силы, приближения, перемещения, массы, скорости, усилия, температу ры и т. I I. Важнейшими характеристиками датчиков магнитных полей кроме чувствительности и стабильности являются надежность, габариты и стоимость. Улучшить зги характеристики можно путем использования технологии микроэлектроники. Уже разработаны и выпускаются промышленностью интегральные магниточувствительные микросхемы . У большинства известных микросхем выходным параметром является ток или напряжение, то есть выходная информация представляется в непрерывной форме. Дальнейшая ее обработка производится не только аналоговыми методами, но в основном цифровыми.


Основные результаты работы представлялись на Всероссийских научнотехнических конференциях Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники Дивноморское, . ТРТУ г Таганрог. НГК геофизики ВНПО Южморгеология Геленджик. По материалам диссертации опубликовано печатных работ, в том числе девять статей и гри тезиса докладов. ГцТл. Наивысшей магниточувствительностью обладают схемы датчиков на основе аналогов негаронов на биполярных транзисторах с перекрестными коллекторнобазовыми связями. Синтезированная схема аналога негатрона на МДГтранзисторах для датчиков магнитного поля с частотным выходом позволяет значительно упростить топологии датчиков. В зависимости величины отрицательного сопротивления от отношения резисторов схемы наблюдается разрыв. Величина отрицательною сопротивления становится независимой от отношения сопротивлений резисторов схем при больших отношениях номиналов резисторов. Синтезированные модели элементов Холла, магнитол йодов, магниготранзисторов пригодны для компьютерною моделирования датчиков магнитного поля с частотным выходом с использованием программного модуля
4. Существуют условия минимизации влияния паразитных параметров элементов схем аналогов негатронов и пьезопреобразователей на частоту автогенераторных датчиков магнитного поля с пьезопреобразователями, на которые наклеивается микромагнит. Возможно использование эквивалентной индуктивности аналога негатрона для реализации перестраиваемых по частоте автогенераторов для датчиков, работающих на биениях двух частот. Датчики положения на основе индуктивных балансных сенсоров можно использовать для построения микросистемных датчиков магнитной индукции. Расстояние между плоскостями катушек индуктивных балансных сенсоров влияет на условие их баланса. Повышения чувствительности датчиков магнитного поля на основе индуктивных балансных сенсоров можно добиться настройкой выходного контура в резонанс и увеличением количества входных катушек. Личный вклад автора. В диссертационной работе изложены результаты, которые были получены автором самостоятельно и в соавторстве, при лом автор синтезировал большинство схем датчиков, экспериментально исследовал все макеты, предложил методы повышения чувствительности датчиков магнитного поля на основе индуктивных балансных сенсоров, проводил компьютерное моделирование, осуществлял обработку, анализ и обобщение получаемых результатов. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из 1 наименования, трех приложений. Общий объем диссертации 2 страницы, включая 0 рисунков, формул, зри таблицы. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи, приведена структура и краткое содержание диссертации. В первой главе приводится обзор микроэлектронных аналоговых и цифровых магниточувствительных микросхем, а также матриц магниточувствительных элементов. Указывается область их применения, функциональное строение и основные характеристики. Кроме того проводится обзор схем и свойств транзисторных аналогов негатронов, их основных расчетных соотношений и характеристик. Во второй главе описываются синтезированные электрические схемы микроэлектронных датчиков магнитного поля на основе аналогов негатронов со встроенными в них резистивными мостами, элементами Холла, гальваномагниторекомбинационными элементами, магнитодиодами, магнитотранзисторами. Анализируются свойства транзисторных аналогов негатронов с перекрестными связями. Рассматривается компьютерное моделирование микроэлектронных датчиков магнитного поля на основе аналогов негатронов с элементами Холла, магнитодиодами и магнитотранзисторами. Анализируются свойства и условия работ ы данных датчиков. В четвертой главе рассматриваются конструкции датчиков магнитной индукции на основе ИБС, условия баланса ИБС для датчиков магнитного гюля с амплитудным выходом. Приводятся результаты экспериментального исследования макетов датчиков на основе аналогов негатронов и ИБС. В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертации.