西格玛微电子研究所砷化镓霍尔传感器介绍

产品发展方向及发展策略
• 产品发展策略：
– 客户要求产品性能在我公司产品范围内的， 我公司可根据客户需求进行设计生产； – 我们这个新兴企业将不会仅仅凭借低劳动成 本优势，而是靠提供创造性问题解决方案来 参与国际竞争，着力提高新兴企业的活力， 利用极强的创新能力开发拥有自主知识产权 的产品，并走向世界。
– 直流无刷电机使用永磁转子，在定子的适当位置放置所需数量 的霍尔器件，它们的输出和相应的定子绕组的供电电路相连。 当转子经过霍尔器件附近时，永磁转子的磁场令已通电的霍尔 器件输出一个电压使定子绕组供电电路导通，给相应的定子绕 组供电，产生和转子磁场极性相同的磁场，推斥转子继续转动。 到下一位置，前一位置的霍尔器件停止工作，下位的霍尔器件 导通，使下一绕组通电，产生推斥场使转子继续转动。如此循 环，维持电机的工作。 – 霍尔式无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检 测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后触 发电子线路，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运 转。由于无刷电动机不产生电火花及电刷磨损等问题，所以它 在录像机、CD唱机、光驱等家用电器中得到越来越广泛的应用。
N = npt ⇒n = N / pt
线性霍尔
f n = 60 22
N S
磁铁
霍尔传感器应用
－－－在汽车上的应用
• 霍尔传感器的汽车应用较为广泛，尤其是高档汽车，和越来对安全要 求高的汽车，总体需要一下位置，其中点火定时是需要高温工作（这 个产品已经设计结束，投入生产还需要时间）
– – – – – – – – – – – – 无接触电压表； 风挡刮水器； 风扇无刷电机； 风门控制； 传动速率传感； 燃油泵无刷电机； 方向盘位置传感； 脚踏板位置传感； 悬挂系统； 反锁制动系统； ห้องสมุดไป่ตู้引控制； 点火定时（该产品是高温霍尔传感器）。
霍尔传感器应用
－－－在汽车上的应用
霍尔传感器应用
－－－在汽车防抱死装置（ABS）中的应用
• 若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍 尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制 刹车力的大小。
带有微 型磁铁 的霍尔 传感器
钢质
霍尔
霍尔传感器应用
----在霍尔式无刷电动机上的应用 • 霍尔传感器在霍尔式无刷电动机上的应用
–其他产品如超快软恢复二极管、銻化铟（InSb）传感 器等正在研发过程中；
• 一下针对霍尔传感器应用进行介绍
霍尔元件基本结构
• 由霍尔片、引线和壳体组成, 如图所示。 • 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，引出四个引线。1、 1′两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；2、2′ 引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。 霍尔元件壳体由 非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。 在电路中霍尔 元件可用两种符号表示。
霍尔传感器应用
----在霍尔式无刷电动机上的应用
• 光驱用的无刷电动机 • 普通直流电动机使 内部结构 用的电刷和换向器
霍尔传感器应用
----在霍尔式无刷电动机上的应用 • 无刷电动机在电动自行车上的应用
– 无刷直流电动机的外转子采用高性能钕铁硼稀土永磁材料；三个 霍尔位置传感器产生六个状态编码信号，控制逆变桥各功率管通 断，使三相内定子线圈与外转子之间产生连续转矩，具有效率高、 无火花、可靠性强等特点。
－－－产品特点
• 产品特点
– 产品优势，
• 我公司生产的GaAs霍尔传感器灵敏度提高幅度大 （尤其是低阻情况下灵敏度的提高）； • 该产品的设计完全是自主开发 该产品的设计完全是自主开发； • 具有高稳定性、高线性、高灵敏度 具有高稳定性、高线性、高灵敏度的优点点，即从 原来的15mV/mA/KG提高到25mV/mA/KG。这是日 本东芝、德国西门子公司现存同类产品未能达到的 最高水平。
电动自行车
无刷电动机
可充电电池组
GaAs霍尔传感器应用
• 霍尔传感器也是一种磁电式传感器。它是利用霍尔元件基 于霍尔效应原理而将被测量转换成电动势输出的一种传感 器。 • 由于霍尔元件在静止状态下，具有感受磁场的独特能力， 并且具有结构简单、体积小、噪声小、频率范围宽(从直 流到微波)、动态范围大(输出电势变化范围可达1000:1)、 寿命长等特点，因此获得了广泛应用。例如，在测量技术 中用于将位移、力、加速度等量转换为电量的传感器；在 计算技术中用于作加、减、乘、除、开方、乘方以及微积 分等运算的运算器等。 • 该产品广泛应用与位置传感，除无刷电机外，广泛应用在 汽车上的位置传感，如：雨刷，制动系统等需要位置传感 的地方。
砷化镓霍尔传感器介绍
西格玛微电子研究所
目录
• • • • • • • 公司简介 产品发展方向及发展策略 产品说明 霍尔元件基本结构 霍尔传感器的应用 GaAs霍尔传感器应用 GaAs霍尔传感器封装
公司简介
• 始创于1998年6月的∑微电子研究所（简称∑所）， 致力于微电子元器件及其相关电子技术的研发与 生产。已研制成功与自动化技术相关的半导体传 感器和新型开关电源用超低压降功率肖特基整流 二极管，即将投入批量生产。这两类元件存在较 大的市场需求，每年几十亿至上百亿只数量在全 世界广泛应用，具有极高的经济效益。∑微电子 所以自身实力还将进一步开发微电路，微系统， 如：瞬时测频接收机，弹载干扰机等电子战不可 缺少的尖端技术产品。
霍尔传感器的应用
霍尔电势是关于I、B、θ 三个变量的 函数，即 EH=KHIBcosθ 。利用这个关系可 以使其中两个量不变，将第三个量作为变 量，或者固定其中一个量，其余两个量都 作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。
霍尔传感器应用
－－－霍尔特斯拉计（高斯计）
磁铁
霍尔元件
霍尔传感器应用
－－－磁场强度测量
测量铁心 气隙的B值
霍尔元件
霍尔传感器应用
－－－霍尔转速表
• 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中 的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿 盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍 尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确 定被测物的转速。
f = np
产品发展方向及发展策略
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产品发展方向：
主要发展第三代半导体产品及其相关的电子技术。主要分为半导体器 件和电子技术两大类。
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半导体器件：
汽车电子用，高温工作（300）的点火系统磁场传感器、高亮度光源； 高稳定性、高线性、高灵敏度的霍尔传感器；位置传感器主要用于要 求较高的汽车上使用。 3G无绳通信基站急需的上100W级大功率晶体管； 开关电源用1000W级大功率开关晶体管和开关二极管，毫米波直接检 波、混频二极管； 高效率化合物半导体太阳能电池； 以上各种半导体器件是用SiC，GaAs，GaN，InP，InAs，InSb等特种 宽带、窄带半导体材料的二元、三元化合物制作，属第三代新型半导 体器件，其前途无量，它们的出现必将推动电子技术的新一轮飞跃。
霍尔传感器应用
－－－产品特点
• 产品特点
– 市场机会，目前，日本东芝早有放弃霍尔器件 产品生产的计划，而目前汽车行业使用的霍尔 传感器均以东芝为主，尤其是日本丰田汽车公 司一直采用东芝霍尔器件。该产品已经通过日 本公司的认证和评估。 – 封装形式根据客户需求分为三种： SOT-143 、 TO-92=302B 、Mini=106。应用广泛的是TO92=302B （国内称TO-94）；
霍尔传感器应用
－－－产品特点
• 产品特点
– 该产品是霍尔电流传感器；霍尔器件起位置传 感器的作用，检测转子磁极的位置，它的输出 使定子绕组供电电路通断，又起开关作用，当 转子磁极离去时，令上一个霍尔器件停止工作， 下一个器件开始工作，使转子磁极总是面对推 斥磁场，霍尔器件又起定子电流的换向作用。
霍尔传感器应用
谢谢
产品发展方向及发展策略
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产品发展方向：
主要发展第三代半导体产品及其相关的电子技术。主要分为半 导体器件和电子技术两大类。
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电子技术：
高线性、高效率功率放大器（3G通信用）； T/R组件（相控阵天线用）； 宽带（DC-18GHZ）有源、无源电路，特别是电子对抗用宽带 相关器、耦合器、公分器。 汽车防撞雷达； 微波、毫米波相控阵雷达； 导弹突防技术（导引头及有源诱饵）； 高能量武器固态源； 这些产品凸显先进性能，我们将为之建立一条先进的化合物半 导体生产线。
产品说明
• 已经开发的产品有
– 砷化镓（GaAs）霍尔传感器
• 该产品广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动以及各种位置 传感等方面的测量；具有高稳定性、高线性、高灵敏度的特点。 • 目前已经进入批量生产。
– 低正向压降功率肖特基整流二极管
• 该产品主要应用方向是3V电源； • 目前产品研发阶段已经结束，待进行生产线调试并投入生产。