基于SOI霍尔磁传感器制作与特性研究

发布时间：2017-12-30 11:02

本文关键词：基于SOI霍尔磁传感器制作与特性研究　出处：《黑龙江大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文在SOI片上构建SOI霍尔磁传感器基本结构,该传感器由两个欧姆接触的控制电流极(VDD、VSS)和欧姆接触的霍尔输出端(VH1、VH2)构成。在SOI霍尔磁传感器基本结构与工作原理的基础上,提出霍尔输出端串联集成化结构,该结构包括两个具有相同特性的霍尔磁传感器(HD1和HD2),并对其工作原理进行讨论。根据SOI霍尔磁传感器基本结构,采用ATLAS器件仿真系统对该磁传感器二维仿真模型与三维仿真模型进行构建。在研究SOI片对传感器特性影响的基础上,仿真分析SOI霍尔磁传感器的磁特性和温度特性。通过SOI霍尔磁传感器的理论研究和仿真分析,建立单晶硅霍尔磁传感器仿真模型,对磁特性温度特性进行比较。在仿真分析的基础上,采用L-Edit版图设计软件设计SOI霍尔磁传感器及具有串联结构SOI霍尔磁传感器芯片版图,并采用MEMS技术和CMOS工艺在SOI片上制作SOI霍尔磁传感器,芯片尺寸为2×2 mm2。应用集成电路芯片内引线压焊技术对芯片进行封装。本文采用传感器磁特性测试系统(CH-100)与高低温湿热试验箱(奥贝斯GDJS-100LG-G)对单片集成SOI霍尔磁传感器芯片进行特性测试。研究磁敏感层宽长比(W/L)、霍尔输出端形状、霍尔输出端宽度(b)和串联结构对SOI霍尔磁传感器特性的影响,优化结构参数。当VDD=5.0 V,W/L=80μm/80μm、霍尔输出端宽度b=8μm时,SOI霍尔磁传感器磁灵敏度可达到201.83 mV/T。当VDD=5.0 V,W/L=80μm/160μm、霍尔输出端宽度b=4μm时,串联结构SOI霍尔磁传感器磁灵敏度可达到159.82 mV/T。研究结果表明,SOI霍尔磁传感器比单晶硅SOI霍尔磁传感器具有更好的磁特性与温度特性,且霍尔输出端串联结构可实现磁灵敏度的提高。
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【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212

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