بررسی و طراحی سنسور اثر هال مجتمع با استفاده از magfet

کارایی حسگر های مغناطیسی، به دلیل مقاومت در برابر دما و شرایط صنعتی در بعضی از کاربردهای صنعتی از حسگرهای دیگر نظیر نوری، بیشتر است. خوشرفتار بودن مبدل های اثر هال، قابلیت آنها در تشخیص مولفه های میدان مغناطیسی و صرفه اقتصادی در تولید انبوه، از جمله امتیازات حسگرهای اثر هال در بین انواع حسگرهای مغناطیسی است. با توجه به انتظارات صنعت از حسگر های اثر هال و پیچیدگی روز افزون آنها، تجمیع مبدل های اثر هال با مدارات بایاس، پردازش سیگنال، جبران حرارتی و جبران آفست برای دست یافتن به یک حسگر کامل، کوچک و ارزان مخصوصا برای کاربرد های خاص به یک ضرورت تبدیل شده است. استفاده از ترانزیستور اثر میدانی حساس به میدان مغناطیسی، یا به اختصار magfet، به دلیل شباهت زیاد ساختاری به mosfet و در نتیجه سازگاری خیلی خوب با پروسه های cmos، یکی از متداول ترین راه های پیاده سازی حسگرهای مجتمع در پروسه های cmos است. در این پژوهش پس از معرفی magfet، متغیر های موثر بر حساسیت آن از قبیل شکل هندسی، ابعاد، دما، بایاس نقطه ی کار و بستر ساخت به عنوان پارامتر های طراحی از نظر منابع گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه چند نمونه magfet با اشکال متنوع در پروسه ی ساخت cmos 18/0 میکرومتر پیاده سازی شده و نتایج اندازه گیری ها در شدت های مختلف میدان مغناطیسی گزارش شده است. ساختارهای طراحی شده شامل اشکال متنوع مستطیلی با ابعاد مختلف، اشکال قطاعی با دو و چهار پره، ساختارهای با ضخامت های اکسید گیت متفاوت و نیز ساختارهایی با شکاف درین متفاوت هستند. به علاوه تاثیر عبور یک لایه ی فلزی از روی magfet بر حساسیت آن نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج آزمایشات انجام شده نشان می دهد مشخصه ی الکتریکی magfet هاکاملا مشابه با mosfet و پاسخ آن ها نیز به تغییرات میدان، کاملا خطی است. بیشترین حساسیت در مقایسه های صورت گرفته متعلق به magfet قطاعی دو پره با اکسید ضخیم و برابر5472/2 (%/t) است.در انتها یک مثال عملی از کاربرد magfet در طراحی حسگر موقعیت سنج زاویه ای مورد بررسی قرار گرفته است.