Полевой датчик Холла на основе структур "кремний на изоляторе" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Леонов, Алексей Владимирович

• Леонов, Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Леонов, Алексей Владимирович

Содержание стр.

Введение

Глава 1. Современное состояние микроэлектронных

датчиков магнитного поля (литературный обзор)

1.1. Физические принципы функционирования

различных типов МЧЭ

1.2. Сопоставление свойств МЧЭ различного типа 20 Глава 2. Объект исследований и методы

измерения характеристик

2.1. Объект исследования

2.2. Аппаратура для измерения электрических характеристик ПДХ КНИ

2.3. Исследования электрических режимов включения ПДХ 41 Глава 3. Теоретическое и экспериментальное

исследование основных характеристик ПДХ

Глава 4. Исследование свойств ПДХ в зависимости

от вариаций напряжения питания и потенциалов затворов,

величины индукции магнитного поля, от воздействия

температуры и ионизирующей радиации

Глава 5. Особенности схемного использования ПДХ,

основанные на особенности его МДПДМ конструкции

Заключение

Приложение

Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Полевой датчик Холла на основе структур "кремний на изоляторе"»

Введение

Современную цивилизацию невозможно представить без устройств и механизмов, использующих электрические и магнитные поля (электромагнитное поле) для их функционирования. Измерение этих физических полей является основной и необходимой задачей во многих областях науки и техники.

В настоящее время самое широкое применение нашли датчики магнитного поля, используемые как для измерения индукции магнитного поля, так и в системах бесконтактного определения механических и электрических воздействий (реле, датчики положения, измерители тока и мощности, предохранители и т.п.). Одним из наиболее распространенных типов магниточувствительных элементов являются датчики Холла (ДХ). Принцип их действия основан на эффекте Холла — возникновении поперечной разности потенциалов при протекании тока по проводнику, находящемся в направленном перпендикулярно току магнитном поле. Изменение магнитного поля вызывает пропорциональное изменение электрического сигнала на выходе датчика. Относительная простота изготовления датчиков Холла, простота конструкции поставили этот датчик на первое место по сравнению с другими преобразователями магнитного поля. Основными материалами, которые применяют при изготовлении рабочего тела датчика магнитного поля, являются 81, ОаАэ, 1п8Ь. И хотя датчики на основе ваАв и 1п8Ь по своим физическим характеристикам превосходят датчики на основе кремния, но именно кремний является преобладающим полупроводниковым материалом, используемым для изготовления приборов на основе эффекта Холла. Это обусловлено тем, что

современная микроэлектроника является, по сути дела, кремниевой. Поэтому использование её базовых технологий обеспечивает возможность наряду с массовым изготовлением дискретных кремниевых элементов Холла осуществить их интеграцию в один кристалл с элементами обработки магнитоиндуцированного сигнала, такими как усилители, компараторы, стабилизаторы питания и т.д.

В настоящее время самая широкая номенклатура производимых сейчас датчиков Холла, изготовляемых на основе кремния, исчисляется миллиардами штук в год. Однако датчики Холла на основе кремния практически достигли своих предельных параметров, таких как пороговая чувствительность, рабочая температура, диапазон рабочих частот, радиационная стойкость. В тоже время развитие сенсорной техники требует повышения характеристик магнитосенсоров (в том числе датчиков Холла). Решение этой проблемы может быть найдено путем использования для создания датчиков Холла нового материала микроэлектроники, а именно структур «кремний на изоляторе» (КНИ). Структуры «кремний на изоляторе» представляют собой трёхслойную систему, в которой тонкий рабочий слой кремния отделен от подложки скрытым в ней слоем диэлектрика.

КНИ технология рассматривается экспертами в России и за рубежом как магистральное направление изготовления микроэлектронных и наноэлектронных приборов на ближайшие 10-15 лет. В последние годы получены убедительные свидетельства достоинств этой технологии, позволившей создать целый ряд интегральных схем различного функционального назначения, существенно превосходящих по своим характеристикам их кремниевые аналоги. Среди этих приборов микропроцессоры гигагерцового диапазона, ИС памяти, силовые

транзисторы и др. В то же время КНИ технология до сих пор не нашла широкого применения в разработке и производстве датчиков физических величин, хотя ее потенциальные достоинства в этой области не вызывают сомнений. Так из общих физических соображений следует, что КНИ технология позволяет улучшить свойства датчиков Холла, поскольку она позволяет трансформировать традиционный датчика Холла, являющийся пассивным элементом резистивного типа, в активный элемент транзисторного типа. Это обусловлено тем, что скрытый диэлектрик КНИ структуры и подложка могут быть использованы в системе металл -диэлектрик - полупроводник (МДП), позволяющей управлять проводимостью кремниевого слоя с помощью полевого эффекта. Кроме того, используя традиционное для МДП-транзисторов управление током в Б! через диэлектрическую пленку и электрод затвора на его внешней поверхности, можно превратить КНИ элемент Холла в оригинальный двухзатворный полевой датчик Холла (ПДХ) с управляющей системой металл - диэлектрик - полупроводник - диэлектрик - металл (МДПДМ), что позволит существенно расширить схемные возможности регистрации и обработки магнитоиндуцированного сигнала.

Из общих соображений очевидно, что КНИ ПДХ будут иметь ряд преимуществ по сравнению с их кремниевыми аналогами. К ним относятся:

- уменьшение рабочего тока,

В датчиках Холла (ДХ) рабочий ток определяется омическим сопротивлением тела магниточувствительного элемента. В КНИ ПДХ толщина рабочего слоя кремния значительно (по крайней мере на порядок) меньше, чем в традиционных Б! ДХ. Поэтому при равных напряжениях питания рабочий ток в КНИ ПДХ гораздо ниже, что дает не только выигрыш

в энергопотреблении, но и в уменьшение токового шума. Малый потребляемый ток определяет гораздо более высокую удельную магнитную чувствительность, т.е. крутизну функции преобразования, которая представляет собой отношение ЭДС Холла к значениям магнитной индукции и рабочего тока.

- увеличенный верхний предел рабочей температуры,

В кремниевых датчиках Холла обычно предел составляет ~120°С и определяется, главным образом, токами утечки из рабочего слоя в подложку. В КНИ ПДХ рабочий слой отделен от подложки слоем диэлектрика, что позволяет уменьшить токи утечки на несколько порядков, а следовательно повысить рабочую температуру КНИ ПДХ.

- расширенный температурный диапазон функционирования в область криогенных температур вплоть до температур жидкого гелия,

Это свойство определяется полевым базисом ПДХ.

- возможность функционирования в экстремальных радиационных полях.

Эта возможность обусловлена уменьшением количества радиационно-индуцированных носителей в рабочем слое КНИ ПДХ по сравнению с обычными кремниевыми ДХ из-за резкого уменьшения объема рабочего слоя 81 в ПДХ.

Целью работы является разработка датчика Холла на основе структур КНИ, содержащего МДПДМ полевую управляющую систему, исследование его параметров и характеристик, изучение особенностей применения датчика в магнитометрической аппаратуре. Этот прибор назван полевым датчиком Холла (ПДХ).

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1. Разработаны конструкции и изготовлены опытные образцы ПДХ с использованием базовых технологических процессов кремниевой микроэлектроники.

2. Изготовлены макеты устройств для измерения основных характеристик ПДХ (вольт-амперной характеристики (ВАХ), ток-затворной характеристики (ТЗХ), холл-затворной характеристики (ХЗХ) ) в диапазоне температур от 78К до 600К.

3. Исследованы основные характеристики ПДХ в зависимости от вариантов включения ПДХ в измерительные устройства, величин напряжения питания и затворов МДПДМ системы.

4. Разработана и экспериментально подтверждена физико-математическая модель ПДХ.

5. Исследованы особенности изменения подвижности носителей тока в ПДХ в широком диапазоне температур.

6. Разработаны схемы для измерения постоянных и переменных магнитных полей, основанных на модуляции тока канала ПДХ с помощью МДПДМ системы. Изучена возможность использования затворов ПДХ в качестве элементов обратной связи в схемотехнических устройствах.

Научная новизна работы

1. Разработана и экспериментально подтверждена физико-математическая модель, описывающая основные характеристики (вольт-амперные, ток-затворные и холл-затворные) полевого датчика Холла, представляющего собой магниточувствительный транзистор со встроенным каналом и управляющей системой МДПДМ типа.

2. Обнаружено что ЭДС Холла уменьшается с ростом потенциала на затворах МДПДМ системы, если напряжение на затворе больше напряжения питания, что объясняется влиянием напряжённости поперечного электрического поля затворов ПДХ.

3. Впервые обнаружены ступенчатые скачки тока на вольт-амперной характеристике (ВАХ) в режиме лавинного умножения носителей. Показано, что величина, количество и возникновение скачков зависит от соотношения напряжённостей продольного и поперечного электрических полей в канале ПДХ.

4. Определены закономерности изменения подвижности электронов в канале ПДХ в зависимости от приложенных напряжений в интервале температуры от 1,7К до 600К. Обнаружено, что поверхностные состояния на границах раздела диэлектрик - полупроводник существенно влияют на уменьшение подвижности носителей при температуре жидкого гелия.

5. Обоснованы физические принципы новых схемотехнических способов измерения магнитных полей, вытекающие из конструктивных особенностей ПДХ и которые не характерны для обычных датчиков Холла.

Практическая полезность

1. Определены электрические режимы работы ПДХ, обеспечивающие повышение магниточувствительности и устойчивости к стационарной ионизирующей радиации, расширение динамического диапазона, уменьшение коэффициента температурной зависимости чувствительности и уменьшения энергопотребления, что может быть использовано для создания высокочувствительных датчиков Холла, работающих в экстремальных условиях окружающей среды.

2. Разработан способ существенного (на три порядка) увеличения отношения сигнал - шум на основе модуляции тока канала ПДХ с помощью периодического изменения потенциала на затворах МДПДМ системы и последующей обработки холловского сигнала методом синхронного детектирования.

3. Показана возможность применения ПДХ в качестве смесителя переменных электрических и магнитных полей. Разработан на этой основе способ измерения амплитуды и частоты магнитного поля, который может быть использован для спектроскопии переменных магнитных полей.

4. Разработаны новые схемотехнические решения обработки магнитоиндуцированного сигнала ПДХ, основанные на использовании элементов полевого управления МДПДМ системы для формирования цепей обратной связи. Это позволяет создать новые типы магниточувствительных сенсорных устройств, что продемонстрировано на примере преобразователя индукция-частота, стабилизатора микротоков и других устройств различного функционального назначения.

5. Продемонстрирована возможность использования КНИ ПДХ для магнитных измерений в рекордно широком для кремниевых приборов диапазоне температур (от температуры жидкого гелия до 600К), что может быть использовано для создания магнитометрических устройств, работающих при температурах, в которых невозможно функционирование обычных ДХ.

Положения, выносимые на защиту

1. Модель полевого транзистора со встроенным каналом и управляющей системой МДПДМ типа полностью описывает основные

электрические характеристики ПДХ (вольт-амперную, ток-затворную и холл-затворную характеристики ПДХ).

2. Величина магнитоиндуцированного сигнала ПДХ зависит от соотношения напряжённостей продольного и поперечного электрических полей в канале прибора вблизи границ раздела с диэлектриками.

3. Полевое МДПДМ управление обеспечивает улучшение основных характеристик ПДХ и повышает надёжность его функционирования в экстремальных радиационных и температурных условиях.

4. МДПДМ конструкция ПДХ обеспечивает возможность нехарактерных для традиционных датчиков Холла методов обработки сигнала, способствующих улучшению характеристик сенсорных устройств и расширению областей их применения.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. В ней 112 страниц, 51 рисунок, 5 таблиц, библиография насчитывает 32 источника.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы, перечислены задачи, которые были решены для достижения поставленной цели, сформулированы положения научной новизны, практической полезности и положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена литературному обзору существующих магниточувствительных элементов, физике их работы, основным характеристикам, анализу их достоинств и недостатков. Рассмотрена схемотехника обработки сигналов существующих датчиков

магнитного поля, позволяющая повысить их магнитную чувствительность и температурную стойкость.

В этой же главе приводятся сведения о технологии КНИ и обсуждены ожидаемые преимущества приборов, изготовленных на основе этой технологии. Обоснован выбор в качестве объекта исследования элемента Холла на КНИ, как магниточувствительного элемента, обеспечивающего возможности существенного улучшения электрических характеристик и надёжности по сравнению с традиционными датчиками Холла.

Вторая глава посвящена объекту исследования - полевому датчику Холла (ПДХ), изготовленному на основе материала «кремний на изоляторе», его конструкции и физическим принципам его функционирования. В главе также описаны методы измерения электрических характеристик ПДХ и использованная аппаратура.

Третья глава посвящена физико-математическому моделированию работы ПДХ КНИ, представляющего собой полевой транзистор со встроенным каналом и полевой двухзатворной управляющей системой типа МДПДМ, а также двумя холловскими контактами.

В данной главе приведены расчёты вольт-амперных (ВАХ), ток-затворных (ТЗХ) и холл-затворных (ХЗХ) характеристик ПДХ и проведены их сравнение с экспериментальными данными. ВАХ, ТЗХ ХЗХ ПДХ рассматриваются на рабочих участках функционирования (а именно на участках линейного роста и насыщения ВАХ).

Четвертая глава посвящена исследованию свойств ПДХ в зависимости от вариаций напряжения питания и потенциалов затворов, величины

индукции магнитного поля, а также от воздействия температуры и ионизирующей радиации.

Пятая глава посвящена вариантам схемного использования ПДХ. Исследованы возможности управления ПДХ с помощью затворов и изучены модуляционные методы измерения постоянных и переменных магнитных полей на основе двухзатворной управляющей системы. Рассмотрены особенности построения сенсорных устройств на основе ПДХ, позволяющие улучшить их характеристики.

В заключении подведены итоги работы, показаны, как и каким способом решены цель и задачи, поставленные в диссертации, обобщены результаты эксперимента, суммированы разработанные способы использования ПДХ для измерения постоянных и переменных магнитных полей, приведены примеры сенсорных устройств на основе ПДХ.

В приложении описываются схемотехнические решения, позволяющие использовать ПДХ в качестве элемента, улучшающего характеристики и параметры магниточувствительных схем.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях: Conference "Progress in Semiconductor-On-insulator structures and devices operating at extreme conditions", Kyiv, 2000, «Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость-2000», Лыткарино, 2000, «Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость-2001», Лыткарино, 2001, Научно-технической конференция «Датчики и детекторы для АЭС», ДДАЭС-2002, Пенза, 2002 г, 7-th International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Electromagnetic Ecology, Saint-Petersburg, 2007, European

Electromagnetics ( EUROEM 2008), Lausanne, Switzerland, 2008, European Magnetic Sensors & Actuators Conference (EMSA 2008), Caen (France), 2008, Международная конференция и Школа по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых

и

структур и приборов на его основе, 2010г., Конференция КРЕМНИИ - 2010, г. Нижний Новгород, 2010, XVI Международная научная конференция Решетневские чтения, г. Красноярск, 7-9 ноября 2012 г, Electromagnetics Symposium AES 2012, Paris, France, 2012.

Материалы диссертации опубликованы в 22 работах (в том числе 7 из них опубликованы в журналах из перечня ВАК) и 3 патентах.

Глава 1.

Современное состояние микроэлектронных датчиков магнитного поля (литературный обзор)

Известно, что регистрация магнитного поля положена в основу работы разнообразных устройств контроля и управления в различных областях науки и техники. Среди них системы навигации и ориентации, контроля перемещения объектов, бесконтактных измерений электрического тока, магнитовидения и др. Дальнейший прогресс в развитии таких систем во многом обусловлен улучшением характеристик магниточувствительных элементов (МЧЭ), воспринимающих магнитное поле и трансформирующих его в электрический сигнал. К таким характеристикам относятся пороговая магниточувствительность МЧЭ, динамический диапазон

магниточувствительности, энергопотребление, возможность

функционирования в экстремальных условиях эксплуатации (высокая и

низкая температура, радиация).

В данной главе будут рассмотрены физические принципы и основные характеристики наиболее распространенных микроэлектронных МЧЭ и обоснован выбор полевого датчика Холла (ПДХ), изготавливаемого по технологии «кремний на изоляторе» (КНИ) как наиболее перспективного МЧЭ с точки зрения перечисленных выше критериев.

1.1. Физические принципы функционирования различных типов

МЧЭ

1.1.1. Элементы Холла

Работа МЧЭ на эффекте Холла основана на взаимодействии заряженных частиц электрического тока (I), движущихся по проводнику, и магнитного поля (В), направление которого нормально к направлению тока (рис.1). Под влиянием магнитного поля на боковых сторонах проводника (контакты XI и Х2) перпендикулярно направлению тока возникает разность потенциалов — напряжение Холла [1]. В результате, можно измерять электрический сигнал (их) между этими двумя контактами.

В

Рис. 1. Возникновение эффекта Холла пластине проводника.

Напряженность электрического поля, возникающая на контактах XI и Х2 определяется выражением:

Ех~[ихВ], (1)

где Ех напряженность электрического (Холловского поля), и- скорость движения заряженных носителей тока, В- величина магнитной индукции.

Так как скорость заряженных частиц определяется:

о=цЕе, (2)

где ц- подвижность носителей тока, Ее- напряженность прикладываемого к МЧЭ электрического поля, то выражение (1) можно представить в виде:

Ех=ц[ЕехВ] (3)

Угол между векторами плотности тока и напряженности вызывающего его электрического поля, определяемый подвижностью носителей зарядов и значением магнитной индукции получил название угла Холла:

0х=(цВ) (4)

Значение ЭДС Холла Их, возникающее между двумя холловскими контактами X] и Х2 может быть найдено путем интегрирования напряженности холловского поля на всё расстояние W, между Холловскими контактами:

(5)

Из выражения (1) и (5) для МЧЭ имеющего прямоугольную форму (рис.1) при условии перпендикулярности вектора напряженности внешнего магнитного поя (В) к вектору плотности тока (]) носителей заряда получаем

их=1В\У/Чп1Л (6)

1.1.2. Магниторезисторы

Действие силы Лоренца, отклоняющей носители тока от прямолинейного движения под действием электрического поля между токовыми контактами, проявляется не только в генерации ЭДС Холла, но и в изменении электросопротивления проводника, по которому течет ток [2]. При наложении магнитного поля, выражение, описывающее полное значение тока I можно выразить как:

1=1,+12+1э, (7)

где I! — основной ток, возникающий под влиянием тянущего электрического поля Е, 12 — ток, возникающий из-за отклонения носителей от основного направления силой Лоренца, 1з - который возникает в результате действия силы Лоренца на носители тока, определяющие его компоненту 12. Физический смысл компонентов полного тока поясняется в (8), где приведены физические величины, определяющие значения каждой из них:

1=стЕ(1-ц2В2)+цст[ЕВ]+|12аВ(ЕВ) (8)

где а-проводимость проводника, ц-подвижность носителей тока, Е и В -напряженность электрического и магнитного поля соответственно.

Из (8) видно, что изменения сопротивления проводника в магнитном поле можно использовать как меру величины напряженности магнитного поля.

1.1.3. Магнитотранзисторы

Пропорциональное магнитному полю влияние силы Лоренца на носители тока можно измерять с помощью специализированных конструкций биполярных магнитотранзисторов (МагБТ) и полевых магнитотранзисторов типа металл-окисел-полупроводник (МагМОПТ) [3]. Специфика конструкции заключается в расщеплении коллекторной области МагБТ и

стоковой

области

МагМОПТ гг -emitter

(рис.2

и

p-base

v:

depleted ^

n-substrate

Г

jjx

X

n+~co!!ector 1 groove n+-collector 2

Рис.2. Конструкция биполярного магниторантзистора (МагБТ).

рис.3).

В

п+ i___ п+

L

Рис.3. Конструкция магниторантзистора типа металл-окисел-полупроводник (МагМОПТ).

Физический смысл таких МЧЭ поясним на примере МагМОПТ с расщепленным стоком [1,3]. В отсутствии магнитного поля величины тока, протекающего между истоком 8 и стоками и равны друг другу. При наложении магнитного поля, перпендикулярно поверхности, на которой расположены контакты Б, Б! и П2, сила Лоренца отклоняет электроны в направлении, поперечном токам, протекающим между областями 801 и 8Б2. В силу этого значения соответствующих токов перестают быть равными друг

другу, а разница между ними пропорциональна напряженности магнитного поля.

1.1.4. Феррозонды

В основу функционирования МЧЭ феррозондового (ФЗ) типа положено явление магнитной индукции. При многообразии реальных конструкций суть таких МЧЭ заключается в том, что существуют связанные друг с другом магнитной связью индукционные катушки, через которые протекает переменный ток определённой частоты. Если одна из катушек оказывается под воздействием внешнего магнитного поля, то в сигнале второй возникают дополнительные гармоники. Их амплитуда является мерой внешнего магнитного воздействия [4]. Принцип конструкции феррозондового МЧЭ поясняется рис. 4.

Hol

н

Рис.4. Варианты конструкций феррозондов: а — одноэлементный стержневой; б - дифференциальный с разомкнутым сердечником; в — дифференциальный с замкнутым сердечником.

Развитие технологии микроэлектроники обеспечивает в настоящее время возможность создания плоских индукционных катушек на

поверхности кремния и, соответственно, микроэлектронных ФЗ, что позволяет использовать их в микроэлектронных устройствах.

1.2. Сопоставление свойств МЧЭ различного типа

При анализе МЧЭ различного типа нами приняты во внимание свойства полупроводниковых материалов, на основе которых изготавливается МЧЭ, и совместимость технологии их изготовления с кремниевой микроэлектронной технологией, используемой для изготовления ИС обработки сигнала МЧЭ. Отметим, что совместимость с кремниевой технологией в последние годы рассматривается как один из важнейших факторов при выборе МЧЭ, поскольку тенденция развития сенсорной техники заключается в объединении МЧЭ с сервисной электроникой в единой конструкции кремниевых ИС.

Одной из основных характеристик МЧЭ является пороговая магниточувствительность, т.е. минимальное значение индукции магнитного поля, которую датчик может зарегистрировать и которая, прежде всего, во многом определяется шумом. Значение пороговой магниточувствительности определяет нижнюю границу другой важной характеристик МЧЭ — динамического диапазона магнитной чувствительности. В свою очередь верхний предел динамического диапазона магнитной чувствительности определяется сохранением линейной зависимости выходного сигнала МЧЭ от напряженности внешнего магнитного поля.

Кроме пороговой магниточувствительности и динамического диапазона магнитной чувствительности в качестве характеристик, по которым будут сопоставляется свойства МЧЭ, приняты диапазон рабочих температур, энергопотребление, геометрические размеры и радиационная стойкость.

1.2.1.Элементы Холла па основе Л* Как известно, магниточувствительность элемента Холла при прочих равных условиях зависит от подвижности носителей тока в полупроводнике [1]. В силу этого полупроводниковые соединения ОаАэ, 1пАз, ГпБЬ, конечно, предпочтительнее 81. Однако в силу необходимости создания интегральных магнитосенсоров перечисленные полупроводники не выдерживают конкуренции с кремнием. Поэтому проведем оценку только кремниевых элементов Холла по перечисленным выше критериям. Элементы Холла Основные характеристики:

Пороговая магниточувствительность — 10'4 Тл; Диапазон магниточувствительности — 10...>1 Тл; Рабочие температуры —40....+150 °С; Рабочий ток — 1 мА...ЗОмА; Радиационная стойкость к ионизирующему излучению — очень высокая;

к нейтронному излучению — определяется концентрацией носителей в кремнии;

Геометрические размеры — порядка 100 мкм ;

Совместимость с технологией 57 ИС — полная. Дополнительных технологических операций не требуется. Магниторезисторы

С технологической точки зрения наиболее подходящими для наших целей являются тонкопленочные магниторезисторы на основе, например №-Со или М-Бе сплавов. Подложкой для них в этом случае служит окисленная пластина кремния.

Основные характеристики: Пороговая магниточувствителъностъ — 10~8 Тл; Диапазон магниточувствителъности — не более 0,1 Тл; Рабочие температуры - от криогенных температур до +150 ...200 °С; Рабочий ток — десятки мА;

Радиационная стойкость — очень высокая к обоим типам излучения; Геометрические размеры — квадратные мм;

Совместимость с технологией 5/ ИС — хорошая. Требует проведения нескольких дополнительных операций. Магниторанзисторы Основные характеристики: Пороговая магниточувствителъностъ — 10~5 Тл; Диапазон магниточувствителъности — 10~5 ...>1 Тл; Рабочие температуры — -40...+120 °С; Рабочий ток — 1 мА ...10мА;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Леонов, Алексей Владимирович, 2013 год

Список использованной литературы

1. Popovich R.S. Hall Effect Devices - ЮР Publishing Ltd,Bristol, 2004-P.419.

2. Кобус А., Тушинский Я. Датчики Холла и магниторезисторы. - М.: Энергия, 1971.-С. 352.

3. Викулин И.М., Викулина Л.Ф., Стафеев В.И. Магниточувствительные транзисторы // ФТП.-2001 - Т.35.- Вып.1.- С. 3-10.

4. Бараночников М.Л. Микромагнитоэлектроника.-М.: ДМК, 2001.- Т.1-С. 541.

5. Bell A.D. Electrical Noise.- Van Norstand, London, 1960.-P. 260.

6. Webb P., Mclntyre R., and Conradi J. Properties of avalanche photodiodes // RCA Rev. -1974.-V.35 - P.234-278.

7. Shockley W., Peasson, G.L. Modulation of Conductance of Thin Films of Semiconductors by Surface Charges // Phys. Rev.- 1948.- V. 74 - P. 232235.

8. Мордкович B.H Структуры «кремний на изоляторе» перспективный материал микроэлектроники. // Материалы электронной техники.-1998-№2- С.4-7.

9. Mordkovich V.N., Pazgin D.M. Peculiarities of radiation defects formation in Si of SOI structures. "Science and Technology of SOI Structures and Devices".-Kiev, IOP publ., 2005. - P.60-61.

10. Colinge J.p. Silicon-On-Insulator Technology* Materials to VLSI. -Boston. Kluwer acad. Publ., 1997-P. 267.

11. Зи С. Физика полупроводниковых приборов- М.: Мир, 1984.- Т.2.-С. 453.

12. Акимов А.Г. Барабаненков М.Ю. и др. Управляемый резистор с функциями полевого транзистора и полевого датчика Холла. // Приборы и техника эксперимента.- 1988.— №5.- С.123-126.

13. Гуртов В.А. Твердотельная электроника- М.: Техносфера, 2008.-С. 512.

14. Бараночников M.JL, Леонов A.B., Мальцев П.П., Мокрушин А.Д., Мордкович В.Н., Омельяновская Н.М., Пажин Д.М. Полевой датчик Холла на оснеове структур «кремний на изоляторе»» // Мир электроники. Нано- и микросистемная техника. От исследований к разработкам. Сб. статей под редакцией П.П.Мальцева. - М.: Техносфера, 2005. - С.436-444.

15. Мордкович В.Н., Бараночников M.JL, Леонов A.B., Мокрушин А.Д., Омельяновская Н.М., Пажин Д.М. Полевой датчик Холла на основе структур «кремний на изоляторе» // Микросистемная техника (Нано- и микросистемная техника).-2002.-Вып. 10.- С. 8-12.

16. Мордкович В.Н., Бараночников М.Л. , Леонов A.B., Мокрушин А.Д., Омельяновская Н.М., Пажин Д.М. «Полевой датчик Холла-новый тип преобразователя магнитного поля» // Датчики и системы.-2003-№7-С. 33-37.

17. Murphy J., Berz F. and Flinn I.// Solid-State Electron.- 1969.- V.12.-P.775.

18. Гузев A.A., Курышев Г.Л., Синица С.П. Исследование подвижности носителей структурах диэлектрик-полупроводник. // Физика и техника полупроводников - 2012 - Т.46.-Вып.4.- С. 494-499.

19. Гергель В.А. Тимофеев М.В., Зеленый А.П. О температурной и полевой зависимости подвижности в МДП структурах //Физика и техника полупроводников.— 1998.— Т.32.— Вып. 6.— С.748.

20. Леонов A.B., Мокрушин А.Д., Омельяновская Н.М. Особенности подвижности электронов в тонком слое кремния в структуре диэлектрик-кремний-диэлектрик // Физика и техника полупроводников - 2012 - Т. 46.- Вып. 4 - С. 494-499.

21. Бараночников М. Л., Леонов А. В., Мордкович В.Н., Пажин Д.М. Особенности магниточувствительных сенсоров на основе Полевого Датчика Холла // Приборы и техника эксперимента.- 2012.— Вып. 6 — С. 1-8.

22. Enz С., Ternes G.// Proc. IEEE.- 1996.-V.84.- P.1584.

23. Macepin J., Geska M. The Hall Effect in Silicon cirquits. Ed. By E.L. Chien, N.Y., Plenum, 1980.-P.421.

24. Cooper A., Bringneil D. Modulation-Demodulation Measurement of Hall Probe Signals //Phys. E: Sei. Instr.-1984.-V. 17.-P.627.

25. Негоденко O.H., Мардамшин Ю.П. Микроэлеткронные датчики с частотным выходом на основе аналогов негатронов //Технология и конструирование в электронной аппаратуре,- 2000.— №5-6.— С. 19-22.

26. Касимов Ф.Д. Микроэлектронная негатроника- новое направление функциональной электроники //Микросистемная техника.— 2003.-№4 - С. 6-9.

27. Касимов Ф.Д. Перспективы развития и применения микроэлектронной негатроники // Технология и конструирование в электронной аппаратуре - 2003.- №5.- С.5-8.

28. Бабичев Г.Г., Гаврилюк Г.И., Зинченков Э.А. и др. Преобразователь давления с частотным выходом //Технология и конструирование в электронной аппаратуре.- 2004.- №3.— С. 48-51.

29. Бараночников М.Л., Леонов А.В., Малых А.А. и др. Датчики внешних воздействий с частотным выходом на основе полевого МДПДМ транзистора со встроенным каналом // Нано- и микросистемная техника-2013.-№10-С. 8-11.

30. Громов Д.В., Мордкович В.Н., Пажин Д.М., Скоробогатов П. К. Релаксационные эффекты в полевых датчиках Холла при воздействии импульса ионизирующего облучения //Электронная техника. Серия 2 /Полупроводниковые приборы.- 2011г.- №1.- С. 19. -26.

31. Bales H.P., Popovic R.S. Integrated semiconductor magnetic field sensors// Proc. IEEE. -1986- V. 74.-p. 1107-1132.

32. Nathan A., Huister A., Baltes H. two-dimensional numerical modeling of magnetic field sensor // IEEE trans. Electron Devices.— 1985.- V. ED-31.— P. 1212-1219.