Structure and 3-D Model of a Solid State Thin-Film Magnetic Sensor

Г.І. Барило; Р.Л. Голяка; Т.А. Марусенкова; М.С. Івах

doi:10.15330/pcss.22.3.444-452

Автор(и)

Г.І. Барило Національний університет "Львівська політехніка"
Р.Л. Голяка Національний університет "Львівська політехніка"
Т.А. Марусенкова Національний університет "Львівська політехніка"
М.С. Івах Національний університет "Львівська політехніка"

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.22.3.444-452

Ключові слова:

3-D сенсор магнітного поля, розщеплена холлівська структура, SPICE модель

Анотація

Векторні 3-D сенсори магнітного поля становлять основу вимірювальних пристроїв для картографування магнітного поля та магнітного трекінгу. Здебільшого, в таких 3-D сенсорах використовують спеціальні конструкції на основі розщеплених холлівських структур (РХС). Конструкція 3-D сенсора магнітного поля на основі РХС – це об'ємна напівпровідникова інтегральна структура з 8-ма і більше виводами, комбінуючи проходження струму через які та вимірюючи відповідні напруги, визначають складові поля B_X, B_Y, B_Z. В даній роботі представлено нова структурна реалізація 3-D твердотільних сенсорів магнітного поля, яка не потребує ізоляції p-n переходами та може бути реалізованою на тонкоплівковій меза-технології традиційних холівських перетворювачів, зокрема на основі плівок антимоніду індію (InSb). Крім того, в роботі представлена SPICE модель 3-D сенсора магнітного поля, з використанням якої вирішується задача розробки та оптимізації методики калібрування запропонованого сенсора.

Посилання

N. Hadjigeorgiou, K. Asimakopoulos, K. Papafotis, P.P. Sotiriadis, Sensors Journal (2020); https://doi.org/10.1109/JSEN.2020.3045660.

E. Quandt, S. Stein, M. Wuttig, International Magnetics Conference (INTERMAG) (IEEE, Nagoya, 2005). P. 967; https://doi.org/10.1109/INTMAG.2005.1463912.

X. Zhao, Y. Bai, Q. Deng, C. Ai, X. Yang, D. Wen, Sensors Journal 17(18), 5849 (2017); https://doi.org/10.1109/JSEN.2017.2736639.

H. Pan, L. Yao, S. He, W. Li, L. Li, J. Sha, Third International Conference on Instrumentation, Measurement, Computer, Communication and Control (IEEE, Shenyang, 2013), P. 252; https://doi.org/10.1109/IMCCC.2013.60.

S.V. Lozanova, A.J. Ivanov, C.S. Roumenin, XXVIII International Scientific Conference Electronics (IEEE, Sozopol, 2019). P. 1; https://doi.org/10.1109/ET.2019.8878505.

C. Leepattarapongpan, T. Phetchakul, N. Penpondee, P. Pengpad, A. Srihapat, E. Chaowicharat, C. Hruanun, A. Poyai, Sensors (IEEE, Limerick, 2011); https://doi.org/10.1109/ICSENS.2011.6127079.

P. Beran, M. Klöhn, H. Hohe, Magnetics Letters 10, 1 (2019); https://doi.org/10.1109/LMAG.2019.2944581.

V.S. Luong, S. Yu-Hsin, L. Chih-Cheng, J. Jen-Tzong, H. Jen-Hwa, L. Ming-Han, W. Jong-Ching, L. Meng-Huang, C. Ching-Ray, Transactions on Nanotechnology 17(1), 11 (2018); https://doi.org/10.1109/TNANO.2017.2660062.

C. Guo, H. Zhang, H. Guo, L. Chen, W. Chen, N. Yu, Sensors Journal 21(3), 3121 (2021); https://doi.org/10.1109/JSEN.2020.3028149.

P. Beran, M. Stahl-Offergeld, V. Peters, D. Krause, H. Hohe, Transactions on Magnetics 55(1), 1 (2019); https://doi.org/10.1109/TMAG.2018.2873238.

O. Boyko, R. Holyaka, Z. Hotra, 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelecrtronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET) (IEEE, Slavske, 2018). P. 697; https://doi.org/10.1109/TCSET.2018.8336296.

A. Dwivedi, A. Ramakrishnan, A. Reddy, K. Patel, S. Ozel, C. D. Onal, Sensors Journal 18(9), 3852 (2018); https://doi.org/10.1109/JSEN.2018.2814839.

D. Ettelt, P. Rey, G. Jourdan, A. Walther, P. Robert, J. Delamare, Journal of Microelectromechanical Systems 23(2), 324 (2014); https://doi.org/10.1109/JMEMS.2013.2273362.

M. Ortner, C. Huber, N. Vollert, J. Pilz, D. Süss, SENSORS (IEEE, Glasgow, 2017). P. 1 https://doi.org/10.1109/ICSENS.2017.8233930.

D. Fedasyuk, R. Holyaka, T. Marusenkova, 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), (IEEE, Lviv-Slavske, 2020). P. 46; https://doi.org/10.1109/TCSET49122.2020.235387.

R. Holyaka, I. Prudyus, G. Barylo, T. Marusenkova, S. Fabirovskyy, International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo) (IEEE, Odessa, 2019). P. 1 https://doi.org/10.1109/UkrMiCo47782.2019.9165386.

I. Kogut, A. Druzhinin, V. Holota, Advanced Materials Research 276, 137 (2011); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.276.137.

I. Kogut, V. Holota, A. Druzhinin, V. Dovhij, Journal of Nano Research 39, 228 (2016); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JNanoR.39.228.

S. Nazari Nejad, R. Mansour, Transactions on Magnetics 52(1), 1 (2016); https://doi.org/10.1109/TMAG.2015.2476489.

P. Meier, K. Rohrmann, M. Sandner, M. Prochaska, 62nd International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS) (IEEE, Dallas, 2019). P. 1005; https://doi.org/10.1109/MWSCAS.2019.8885265.

Z. Hotra, R. Holyaka, I. Bolshakova, I. Yurchak, T. Marusenkova, Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (IEEE, Polyana, 2011). P. 5.

Z. Hotra, R. Holyaka, I. Bolshakova, I. Yurchak, T. Marusenkova, 11th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM) (IEEE, Polyana, 2011). P. 413.

R. Berdan, C. Lim, A. Khiat, C. Papavassiliou, T. Prodromakis, IEEE Electron Device Letter 35, 1 (2014); https://doi.org/10.1109/LED.2013.2291158.

A. Aziz, S. Ghosh, S. Datta, S.K. Gupta, Electron Device Letters 37(6), 805 (2016); https://doi.org/10.1109/LED.2016.2558149.

Y. Moumouni, R. Jacob Baker, 58th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS) (IEEE, Fort Collins, 2015). P. 1; https://doi.org/10.1109/MWSCAS.2015.7282015.

M. Crescentini, A. Romani, E. Sangiorgi, 15th International Conference on Ultimate Integration on Silicon (ULIS) (IEEE, Stockholm, 2014). P. 89; https://doi.org/10.1109/ULIS.2014.6813923.

A. Rossini, F. Borghetti, P. Malcovati, F. Maloberti, 12th International Conference on Electronics, Circuits and Systems (IEEE, Gammarth, 2005). P. 1; https://doi.org/10.1109/ICECS.2005.4633482.

G. Sung, W. Wang, C. Yu, Sensors Journal 17(21), 6880 (2017); https://doi.org/10.1109/JSEN.2017.2754295.

R. Holyaka, I. Yurchak, T. Marusenkova, V. Ilkanych, International Conference on Modern Problem of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (IEEE, Lviv, 2012). P. 430.

H. Barylo, O. Boyko, I. Helzhynskyy, R. Holyaka, T. Marusenkova, M. Ivakh, 16th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems (CADSM) (IEEE, Lviv, 2021). P. 58; https://doi.org/10.1109/CADSM52681.2021.9385254.