Xem mẫu
- Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)
Thiết kế cảm biến từ trường 3D độ nhạy cao
kết hợp với bộ khuếch đại từ tính
Đào Đình Hà1, Hoàng Ngọc Tùng2
1
Khoa Vô tuyến Điện tử, Học viện Kỹ thuật Quân sự
2
Khoa Kỹ thuật Tác chiến Điện tử, Trường Cao đẳng Kỹ thuật Thông tin
Email: daodinhha@lqdtu.edu.vn, tung.mta.93@gmail.com
Abstract— Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của của cảm biến từ trường Hall là sử dụng các màng mỏng
Internet kết nối vạn vật (IoT) mở ra các hướng khoa học chế tạo từ vật liệu n-InSb có độ linh động điện tử cao,
mới, đó là thiết kế, chế tạo các thiết bị cảm biến vi điện kết quả độ nhạy thu được lên đến 500 μV/mT và
tử tích hợp cho các mục đích ứng dụng khác nhau, cung ngưỡng từ trường nhỏ nhất là 0,01 mT. Sử dụng vật
cấp khả năng kiểm soát một loạt các thông số vật lý, hóa liệu GaAs cũng làm tăng độ nhạy lên khoảng 2-3 lần so
học và sinh học. Các cảm biến được sử dụng để đo cảm với các giải pháp dựa trên vật liệu tiêu chuẩn Si
ứng từ trường có độ nhạy và dải đo bị giới hạn bởi vật (Silicon) [2]. Trong [3] trình bày các phần tử từ trở
liệu sử dụng, bên cạnh đó ứng dụng chủ yếu của chúng màng mỏng chế tạo từ vật liệu sắt từ Permalloy có độ
dùng để đo từ trường trong mặt phẳng, các ứng dụng
nhạy vào khoảng 10 V/T, hoạt động trong dải tần số lên
trong không gian ba chiều còn nhiều hạn chế. Vì vậy,
nghiên cứu thiết kế vi mạch cảm biến từ trường kết hợp
đến 1 MHz ở nhiệt độ phòng, tỷ số của tín hiệu trên tạp
với bộ khuếch đại từ tính ứng dụng cho cảm biến từ nhiễu xấp xỉ 97 dB, độ nhạy thu được cao hơn 20 lần
trường 3D có tính cấp thiết cao. Kết quả nghiên cứu cho so với độ nhạy của phần tử Hall cổ điển trên cấu trúc
thấy độ nhạy tương đối của cảm biến thu được ở mức vật liệu dị thể nInSb/GaAs, tuy nhiên nhược điểm trong
cao nhất là S = 15,21%/T khi không có bộ khuếch đại từ các trường hợp này là hoạt động không ổn định theo
tính. Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại từ tính đạt thời gian và tăng mức tạp nhiễu của cảm biến. Có
được khoảng 400 lần. Cảm biến tính hợp với bộ khuếch nghĩa là, việc sử dụng cảm biến theo thiết kế truyền
đại từ tính cho phép đo từ trường trong dải từ trường thống để đo từ trường yếu là không hiệu quả.
yếu từ 0,01 μT đến 2 mT và có khả năng ứng dụng đo từ
trường 3D trong không gian.
Bộ khuếch đại từ tính ngày càng được sử dụng rộng
rãi trong thiết kế các thiết bị vi điện tử hiện đại [4, 5]
Keywords- Cảm biến từ trường 3D, vi mạch tích hợp, nhằm đảm bảo khả năng đo từ trường yếu trong dải từ
bộ khuếch đại từ tính, độ nhạy cao. 0,01 μT đến 2,0 mT. Việc sử dụng bộ khuếch đại từ
tính tích hợp (IMC, Integrated Magnetic Concentrator)
được làm bằng vật liệu sắt từ có thể phát triển ứng
I. GIỚI THIỆU
dụng cho các cảm biến từ trường 3D, có độ nhạy từ cao
Cảm biến từ trường có thể được chế tạo dựa trên hơn cảm biến Hall truyền thống và tăng tỉ số tín hiệu
các hiệu ứng từ trường và các loại vật liệu bán dẫn trên tạp nhiễu. Vấn đề quan trọng được giải quyết trong
khác nhau, trong đó phổ biến nhất là cảm biến Hall nghiên cứu này là sử dụng các phương pháp mô hình
hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall, đó là hiệu ứng vật lý hóa máy tính hiện đại để mô phỏng và tối ưu hóa các
được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc thông số thiết kế cảm biến từ trường kết hợp với bộ
lên một thanh Hall đang có dòng điện chạy qua. Khi khuếch đại từ tính ứng dụng trong vi mạch tích hợp.
dòng điện chạy qua vật liệu dẫn điện, các electron di
chuyển theo một đường thẳng. Khi đặt vật liệu trong từ Nghiên cứu này nhằm phát triển một bộ khuếch đại
trường và cho dòng điện chạy qua, thì lực Lorentz tác từ tính hình nón với độ lợi từ thông cao kết hợp với
dụng lên các hạt mang điện làm cho chúng lệch khỏi cảm biến Hall, có thể được sử dụng trong các hệ thống
đường thẳng ban đầu và dòng electron sẽ bị uống cong, cảm biến từ trường 3D có độ nhạy cao. Khi thiết kế bộ
từ đó tạo ra hiệu điện thế Hall. Các tham số cơ bản của khuếch đại từ tính cần đảm bảo các yêu cầu:
cảm biến từ trường đó là độ nhạy, dải đo, sai số, dải - thứ nhất, tăng hệ số khuếch đại của cảm biến
nhiệt độ và tần số hoạt động,…. Trong đó hai tham số nhằm tăng mức tín hiệu đầu ra;
là độ nhạy và dải đo rất quan trọng khi thiết kế cũng
như sử dụng các cảm biến này trong thực tế. Các tham - thứ hai, tăng mức giá trị bão hòa để đảm bảo
số này phụ thuộc rất lớn vào vật liệu chế tạo cảm biến, vùng hoạt động tuyến tính rộng;
với mỗi loại vật liệu sẽ cho ngưỡng giá trị về độ nhạy - thứ ba, giảm độ trễ cảm biến nhằm giảm sai số
và dải đo tương ứng. trong các phép đo từ trường yếu.
Phân tích các tài liệu khoa học [1, 2, 3] cho thấy Yêu cầu thứ nhất được đảm bảo bằng cách tối ưu
rằng giải pháp hiệu quả nhất hiện nay để tăng độ nhạy hóa hình dạng bộ khuếch đại từ tính và yêu cầu thứ ba
ISBN 978-604-80-5958-3 17
- Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)
bằng cách lựa chọn vật liệu chế tạo bộ khuếch đại từ I D1 I D 2 I off
tính, yêu cầu thứ hai phụ thuộc vào cả vật liệu và hình S 100%. (2)
dạng của bộ khuếch đại từ tính. I D1 I D 2 B
Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: trong đó:
trong phần II, miêu tả cấu trúc cảm biến kết hợp với bộ - ID1, ID2: dòng điện cực máng Drain 1 và Drain 2;
khuếch đại từ tính. Phần III cung cấp các kết quả mô - Ioff: sự chênh lệch dòng điện cực máng khi không có
phỏng và phân tích lý thuyết. Cuối cùng, kết luận bài từ trường.
báo được trình bày trong phần IV. Cảm biến được chế tạo dựa trên cấu trúc vật liệu dị thể
II. CẤU TRÚC CẢM BIẾN GaN/AlxGa1-xN/GaN với các lớp trung gian AlGaN
trên nền vật liệu đế bán dẫn Si với thành phần x = 0,25.
2.1 Nghiên cứu cấu trúc cảm biến Độ dày của lớp bề mặt GaN, lớp rào cản AlGaN và lớp
đệm GaN lần lượt là 2 nm, 25 nm và 1,8 µm. Sử dụng
Trong bài báo này, nghiên cứu về cấu trúc cảm biến từ
quy trình khắc khô để tạo ra lớp cách ly để cách điện
trường dựa trên nền tảng transistor có độ linh động điện
các vùng hoạt động của thiết bị trên tấm GaN. Các lớp
tử cao (HEMT, High Electron Mobility Transistor) và
kim loại Ti/Al/Ti/Au được sử dụng cho các tiếp điểm
vật liệu có độ rộng vùng cấm lớn GaN. Tiến hành khảo
cực nguồn và cực máng tạo ra bằng phương pháp lắng
sát các đặc tuyến và tính toán giá trị độ nhạy cảm biến
đọng bay hơi vật lý (PVD, Physical Vapor Deposition).
ở các điều kiện phân cực khác nhau. Ngoài ra, cảm
Các lớp kim loại này sau đó được ủ ở 800 oC trong hệ
biến được chế tạo có kênh dẫn dài để nâng cao hệ số
thống ủ nhiệt nhanh (RTA, Rapid Thermal Processing)
hiệu chỉnh hình học Hall (GH) kết hợp với một bộ
trong môi trường N2 để tạo thành các tiếp điểm Ohmic.
khuếch đại từ tính hình nón được tích hợp với cảm biến
Tiếp điểm cực cổng Schottky Ni/Au được lắng đọng
để nâng cao hệ số chuyển đổi.
bằng phương pháp PVD. Cuối cùng, lớp thụ động SiN
Z W
Source được lắng đọng bằng cách sử dụng quá trình lắng đọng
Y hơi hóa chất tăng cường plasma (PECVD, Plasma
L
LG Enhanced Chemical Vapor Deposition), nhằm bảo vệ
B
X
φ BZ lớp bề mặt của cảm biến.
BX
BY Gate 2.2 Bộ khuếch đại từ tính
Drain 1
Cấu trúc của bộ khuếch đại từ tính bao gồm hai thanh
Drain 2
hình trụ ở dạng hình nón cụt với các đầu nhọn đối diện
Hình 1. Cấu trúc cảm biến từ trường nhau cách nhau một khoảng d (Hình 2). Góc giữa hình
nón cụt và trục của nó được ký hiệu là ω, chiều dài mỗi
Hình 1 biểu diễn cấu trúc cảm biến từ trường với các thanh L, khe hở giữa hai thanh d và đường kính của đáy
thành phần từ trường trong không gian, trong đó φ là lớn, đáy nhỏ của hình nón cụt lần lượt là 2R và 2r.
góc giữa thành phần từ trường BZ đặt vuông góc với bề Khoảng cách d bị giới hạn bởi độ dày của phần tử cảm
mặt cảm biến và từ trường hiệu dụng B. Dưới sự tác biến Hall (khoảng 0,15 mm).
động của thành phần từ trường BZ dẫn đến sự chênh B Cảm biến
lệch dòng điện giữa các điện cực máng Drain 1 và
Drain 2 gọi là dòng điện Hall (IH) và được biểu thị
2r 2R
bằng [6]: B0
ω
I H H BZ L W I D GH . (1)
L L
d
trong đó:
- µH: độ linh động điện tử Hall; Hình 2. Bộ khuếch đại từ tính dạng hình nón cụt
- BZ: từ trường vuông góc với bề mặt cảm biến;
- L, W: chiều dài và chiều rộng cảm biến; Hệ số khuếch đại từ trường K = B/B0, đây là tỉ số giữa
cảm ứng từ trường trong khe hở của bộ khuếch đại từ
- ID: dòng điện cực máng;
tính nơi lắp đặt cảm biến Hall B và từ trường ngoài B0,
- GH: hệ số hiệu chỉnh hình học Hall, đây là tỷ số của đây là tham số chính của bộ khuếch đại từ tính. Nhiệm
điện áp Hall trong một tấm vật liệu bán dẫn thực tế vụ chính trong thiết kế bộ khuếch đại từ tính là đạt
với tấm Hall lý tưởng có chiều dài vô hạn [2]. được giá trị khuếch đại K cao trong khi giảm kích
Sự chênh lệch dòng điện của cảm biến có thể được đo thước hình học của chúng. Trong trường hợp này, các
trên các cực máng và độ nhạy của cảm biến S được tính yêu cầu sau được áp dụng cho bộ khuếch đại từ tính:
toán theo biểu thức sau [7]:
ISBN 978-604-80-5958-3 18
- Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)
- Giá trị hệ số khuếch đại từ trường trong dải từ vectơ điện thế. Thành phần tiếp tuyến A = 0 tại biên
trường yếu đạt giá trị tối đa trong khi kích thước hình nằm ở vô cùng (tức là đủ xa để năng lượng từ trường
học ở mức tối thiểu; có thể được giả định bằng không). Trên trục đối xứng,
- Độ lớn của cảm ứng từ trường B không đổi tại vị trí điều kiện A = 0 được lấy và trong các mặt phẳng của
đặt phần tử cảm biến Hall, tức là cảm biến Hall nằm đối xứng hình học dA/dn = 0, tức là các đường sức
trong một từ trường đều; vuông góc với các mặt phẳng này.
- Hệ số khuếch đại từ thông cao, đòi hỏi sử dụng vật
liệu có lực kháng từ thấp, cũng như với giá trị từ III. KẾT QUẢ
thẩm ban đầu cao;
3.1 Kết quả mô phỏng tham số cảm biến
- Cường độ cảm ứng từ trường bên ngoài đạt giá trị
lớn nhất (tại đó bộ khuếch đại từ tính đi vào chế độ Hình 3, a mô phỏng cấu trúc của cảm biến Hall với
bão hòa); chiều dài cực cổng là LG = 5 µm, chiều dài cảm biến là
- Cho phép hoạt động trong dải tần số rộng khi từ L = 65 µm và chiều rộng là W = 20 µm. Khoảng cách
trường thay đổi. giữa các điện cực máng là 10 µm. Hình 3, b biểu diễn
Theo yêu cầu khi thiết kế bộ khuếch đại từ tính, vật liệu đặc tính truyền đạt của cảm biến dưới tác động của từ
bộ khuếch đại từ tính phải có từ trễ thấp (Br ≈ 0) và giá trường vuông góc với bề mặt cảm biến
trị từ trường bão hòa cao (BS). Trong bảng 1 giới thiệu giá trị B = 25 mT.
các tham số từ tính của vật liệu từ mềm Thép 1117 [8].
Ngoài ra, vật liệu của bộ khuếch đại từ tính phải đảm
bảo hình thành màng vô định hình với lực kháng từ HC
thấp, nhiệt độ Curie TK cao và độ từ thẩm µH cao nhằm
đạt được các giá trị cao của cảm ứng từ bão hòa và độ
tuyến tính của các đặc tính cảm biến.
Bảng 1. Tính chất từ tính của vật liệu sắt từ mềm
Vật liệu µН, 103 HC TK,°С BS, Т
Thép 1117
0,4 –
0,17% C, 1,20% 1,5 750 2,1 – 2,3
0,6
Mn a
2.3 Phương pháp mô phỏng cảm biến tích hợp ID, mA VDS = -2V
Vấn đề khó khăn trong việc tạo ra cảm biến vi điện tử 0,20
với bộ khuếch đại sắt từ đó là sự giảm đáng kể hệ số
0,15
khuếch đại của từ trường K với sự giảm chiều dài hình
học của bộ khuếch đại. Để có được giá trị hệ số khuếch 0,15 VDS = -1V
đại từ trường cao với yêu cầu kích thước nhỏ, cần phải 0,10
tối ưu hóa kích thước hình học của bộ khuếch đại và
khoảng cách khe hở của chúng dựa trên các đặc tính từ 0,05
tính của vật liệu chế tạo. Điều này có thể thực hiện nhờ 0,05 VDS = 0V
vào ứng dụng tính toán mô phỏng và tối ưu hóa cảm
biến tích hợp được thực hiện bằng cách sử dụng mô 0
phỏng máy tính. Mô phỏng máy tính về hoạt động của 0 0,1 0,2 0,3 0,4 VGS, V
cảm biến từ trường được thực hiện bằng phần mềm b
Silvaco [9], bộ khuếch đại từ tính thực hiện bằng phần Hình 3. Mô phỏng cấu trúc và đặc tuyến của cảm biến
mềm FEMM [8, 10].
Vì các bộ khuếch đại từ tính được coi là đối xứng trục, Dòng điện đầu ra từ hai điện cực máng phụ thuộc vào
nên vấn đề tính toán cảm ứng từ được đưa về mặt điện áp đầu vào (VGS) thể hiện sự chênh lệch trong
phẳng qua trục của bộ khuếch đại từ tính. Sử dụng trường hợp có từ trường bên ngoài tác động vuông góc
chương trình mô phỏng máy tính FEMM, giải phương với bề mặt cảm biến. Độ nhạy tương đối của cảm biến
trình Poisson: B = rotA trong đó A - vectơ từ trường, thu được ở mức cao nhất là S = 15,21%/T và thấp nhất
B - cảm ứng từ trường. Để xác định hoàn toàn hàm A là S = 5,69%/T ở VGS = –2V và VGS = 0V, tương ứng.
sử dụng điều kiện divA = 0. Phương trình mô tả tính
3.2 Kết quả mô phỏng bộ khuếch đại từ tính
chất từ tính của vật liệu sắt từ được viết dưới dạng:
B = μ·Н + Br biểu thị mối quan hệ phi tuyến giữa B và Vấn đề khó khăn đặt ra là lựa chọn vật liệu và kích
H, trong đó Н là cường độ từ trường, μ là giá trị từ thước cho bộ khuếch đại từ tính cho cảm biến từ
thẩm (là một hàm của |B|, tức là 1/μ = f|B|). Đối với mô trường, nhưng điều quan trọng là phải thiết lập các
hình này, các điều kiện biên được thể hiện dưới dạng mối quan hệ và ảnh hưởng của kích thước hình học
đến sự đồng nhất của từ trường vuông góc với bề mặt
ISBN 978-604-80-5958-3 19
- Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)
cảm biến, từ đó đưa ra các nguyên tắc thiết kế và tối Vì vậy, cần đảm bảo diện tích của phần đáy của hình
ưu hóa cảm biến. nón càng nhỏ càng tốt để chứa được phần tử Hall,
B, T đồng thời đáp ứng được các yêu cầu trên.
0,20 B, mT
0,20 1
0,15 2
0,15 3
0,10 4
0,10
0,05
0,05
0
0 0,5 1,0 1,5 L, mm
0
Hình 4. Phân bố cảm ứng của từ trường dọc theo
0 0,1 0,2 0,3 0,4 L, mm
trục bộ khuếch đại
Hình 5. Từ trường khuếch đại B phụ thuộc vào góc ω
Hình 4 biểu diễn sự phân bố của cảm ứng từ trường B,
bắt đầu từ trục đối xứng dọc theo bán kính được làm Hình 5 cho thấy các phụ thuộc của cảm ứng từ trường
từ thép 1117 với kích thước L = 100 mm, d = 1 mm, trong khe hở của bộ khuếch đại từ trường với các đặc
R = 1 mm tại B0 = 2,5 mT. Nhận thấy cảm ứng từ tính của thép 1117 tương ứng với từ trường bên ngoài
trường giảm dọc theo bán kính, giá trị lớn nhất B0 = 0,001 mT và các kích thước hình học của bộ
B = 0,16 T (đạt được tại tâm bộ khuếch đại), đạt giá trị khuếch đại: L = 30 mm, 2R = 3 mm, d = 0,15 mm,
0,158 T (giảm 1,25 %) và 0,155 T (giảm 3,0 %) tại các r = 0,25 mm, cho phép đặt phần tử Hall có kích thước
vị trí cách tâm 0,5 và 0,7 mm. Như vậy có thể coi từ 0,3×0,3×0,15 mm, trong đó I ứng với ω = 10°, II ứng
trường phân bố đều (sai lệch dưới 3%) trong đường với ω = 20°, III ứng với ω = 45°; IV ứng với ω = 90°.
tròn bán kính 0,7 mm.
Giá trị hệ số khuếch đại K phụ thuộc vào kích thước Bảng 4. Hệ số khuếch đại K phụ thuộc vào
sự thay đổi góc hình nón ω
hình học khác nhau của bộ khuếch đại được trình bày ω, độ 10 20 30 45 90
trong Bảng 2. Kết quả bằng tính toán chỉ ra rằng với K 183 175 168 156 82
chiều dài của mỗi thanh là 100 mm và khoảng cách
0,15 mm, có thể đạt được độ khuếch đại từ thông lên Bảng 4 cho thấy các giá trị tính toán của hệ số khuếch
khoảng 400 lần. đại K ở các giá trị khác nhau của góc ω, giúp tối ưu
hóa phạm vi giá trị của góc ω, tại đó các yêu cầu cơ
Bảng 2. Hệ số khuếch đại K khi chiều dài L = 100 mm
d, mm 0,15 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 bản về hệ số khuếch đại được đáp ứng. Phân tích dữ
K 401 202 118 65 32 14 liệu thu được cho thấy khoảng tối ưu của góc ω bằng
từ 15 đến 25°, tương ứng với góc ở đỉnh của hình nón
Bảng 3. Hệ số khuếch đại K phụ thuộc 2ω = 30 ... 50°. Kết quả tính toán được sử dụng trong
vào giá trị điện trường ngoài B0 việc chế tạo cảm biến ba chiều trong không gian đối
Tham số hình học với dải từ trường yếu từ 0,01 μT đến 2 mT.
L = 100 mm, d = 0,15 mm
B0, mT 2,5 5,0 7,5 10 25 250 Z
K 401 170 125 100 50 5
Cảm biến
Giá trị hệ số khuếch đại K phụ thuộc vào giá trị từ BX
trường được cho trong Bảng 3. Từ các tính toán đã
thực hiện, kết quả là hệ số khuếch đại K không đổi ở Cảm biến
các giá trị thấp của từ trường ngoài B0. Trong trường
Cảm biến BY
hợp tổng quát, K là một hàm của cả thông số hình học
BZ
và B0, có xu hướng bằng 1 ở các giá trị lớn của B0, X
tương ứng với trạng thái bão hòa của bộ khuếch đại
(khi B = K·B0 tiến đến giá trị từ trường bão hòa của vật
liệu Bs).
Ngoài sự phụ thuộc của hệ số khuếch đại vào các tham Y
số trên, một tham số quan trọng không kém đó là góc Hình 6. Cảm biến từ trường 3D kết hợp
hình nón ω (Hình 2). Yêu cầu cần thiết về mặt công với bộ khuếch đại từ tính
nghệ để đặt phần tử Hall trong khoảng trống có giá trị
cảm ứng từ trường xấp xỉ bằng nhau (từ trường đều).
ISBN 978-604-80-5958-3 20
- Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)
Hình 6 mô tả cấu trúc của cảm biến từ trường 3D kết Холла из гетероструктур n-InSb1-хBiх-i-GaAs. Материалы
конференции НАНО-2008. Минск, 2008.
hợp với bộ khuếch đại từ trường. Các đầu dò cảm biến
[2] Dao Dinh Ha, Stempitsky V. R. Investigation of the Hall
Hall kích thước 0,3×0,3×0,15 mm đặt trong các mặt Sensor Characteristics with Various Geometry of the Active
phẳng trong không gian, được tạo ra trên cơ sở cấu Area // Nano- i Mikrosistemnaya Tekhnika.– 2018.– Vol.20, N
trúc vật liệu dị thể AlGaN/GaN với bộ khuếch đại từ 3.– P. 174–186. https://doi.org/10.17587/nmst.20.174-186.
tính. Các cảm biến này có khả năng tính toán các [3] Драпезо А. П., Прокошин В.И., Ярмолович В.А.
thành phần của từ trường theo các trục tọa độ trong Нанотолщинные детекторы слабых магнитных полей из
плёнок пермаллоев. Сб. докладов ФТТ-2005. Т. 2. Минск,
không gian. 2005.
[4] Ripka P., Janosek M. Advances in Magnetic Field Sensors //
IV. KẾT LUẬN Sensors.– 2010.– Vol. 10. N 6.– P. 1108–1116. –
Nghiên cứu cấu trúc và mô phỏng các đặc tính của https://doi.org/10.1109/JSEN.2010.2043429.
cảm biến Hall dựa trên hoạt động của transistor có độ [5] Popovic R. S., Drljaca P. M., Kejik P. CMOS magnetic
sensors with integrated ferromagnetic parts // Sensors and
linh động điện tử cao sử dụng vật liệu có cấu trúc dị Actuators.– 2006.– A. 129.– P. 94–99. –
thể AlGaN/GaN. Kết quả mô phỏng cho thấy độ nhạy https://doi.org/10.1016/j.sna.2005.11.048.
tương đối của cảm biến thu được ở mức cao nhất là [6] S. Arulkumaran, T. Hibino, T. Egawa, and H. Ishikawa,
S = 15,21%/T ở VGS = –2V. “Current collapse-free i-GaN⁄AlGaN⁄GaN high-electron-
Thực hiện tính toán và mô phỏng các tham số của bộ mobility transistors with and without surface passivation,”
Appl. Phys. Lett., vol. 85, no. 23, pp. 5745–5747, Dec. 2004.
khuếch đại từ tính nhằm tăng hệ số khuếch đại và giảm
[7] A. Asgari, S. Babanejad, and L. Faraone, “Electron mobility,
kích thước của cảm biến. Kết quả mô phỏng góp phần Hall scattering factor, and sheet conductivity in
lựa chọn cấu trúc bộ khuếch đại kết hợp với cảm biến AlGaN/AlN/GaN heterostructures,” J. Appl. Phys., vol. 110,
Hall đảm bảo các tham số về độ nhạy và dải đo phù no. 11, p. 113713, Dec. 2011.
hợp. Khi sử dụng các vật liệu từ có từ trễ thấp (Br ≈ 0) [8] Stempitsky V. R., Dao Dinh Ha. Device-technological
và giá trị từ trường bão hòa cao (BS) giúp tăng hệ số simulation of the magnetosensitive sensor with integrated
magnetic concentrator. Tekhnologiya i Konstruirovanie v
khuếch đại và có thể đạt giá trị khoảng 400 lần. Elektronnoi Apparature, 2018, no. 3, pp. 15-21.
Nghiên cứu cấu trúc cảm biến từ trường 3D kết hợp http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.3.15.
với bộ khuếch đại từ tính nhằm tăng độ nhạy và dải đo [9] http://www.silvaco.com.
từ trường, từ đó có thể ứng dụng cảm biến trong không [10] Meeker D. Magnetics Finite Element Method (femm). version
gian cho dải đo từ trường yếu từ 0,01 μT đến 2 mT. 4.2 [Electronic resource]. Mode of access:
http://www.femm.info/wiki/HomePage (date of access:
TÀI LIỆU THAM KHẢO 12.01.2016).
[1] Драпезо А.П., Прокошин В.И., Ярмолович В.А. Групповая
технология изготовления тонкопленочных элементов
ISBN 978-604-80-5958-3 21
nguon tai.lieu . vn
