Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором
The paper presents results on research and optimization on the basis of device-technological modeling of the structural and operational characteristics of the magnetosensitive sensor with a disk-shaped integrated magnetic concentrator (IMC).The high magnetic permeability of the IMC material provides...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2018.3.15 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
Репозитарії
Technology and design in electronic equipment| id |
oai:tkea.com.ua:article-155 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Technology and design in electronic equipment |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-05-30T19:27:27Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
магніточутливий сенсор інтегрований магнітний концентратор датчик Холла феромагнітний матеріал |
| spellingShingle |
магніточутливий сенсор інтегрований магнітний концентратор датчик Холла феромагнітний матеріал Stempitsky, V. R. Dao, Dinh Ha Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором |
| topic_facet |
magnetosensitive sensor integrated magnetic concentrator Hall sensor ferromagnetic material магніточутливий сенсор інтегрований магнітний концентратор датчик Холла феромагнітний матеріал |
| format |
Article |
| author |
Stempitsky, V. R. Dao, Dinh Ha |
| author_facet |
Stempitsky, V. R. Dao, Dinh Ha |
| author_sort |
Stempitsky, V. R. |
| title |
Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором |
| title_short |
Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором |
| title_full |
Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором |
| title_fullStr |
Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором |
| title_full_unstemmed |
Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором |
| title_sort |
приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором |
| title_alt |
Device-technological simulation of the magnetosensitive sensor with integrated magnetic concentrator |
| description |
The paper presents results on research and optimization on the basis of device-technological modeling of the structural and operational characteristics of the magnetosensitive sensor with a disk-shaped integrated magnetic concentrator (IMC).The high magnetic permeability of the IMC material provides a high value of the induction of the magnetic field along its edges, which leads to a significant enhancement of the applied external field. The IMC plays the role of a magnetic amplifier, and also affects the signal-to-noise and signal-to-bias ratios; the magnetic gain depends not only on the size of the IMC, but also on its shape.This research is devoted to the development of a disc-shaped magnetic concentrator integrated into the Hall sensor. The concentrator has a high magnetic flux gain and can be used in 3D magnetic field recording systems.Analysis of the geometric dimensions, deflection angle and the material of the integrated magnetic concentrator influence on the characteristics of a three-dimensional magnetic field sensor showed that the inclusion of a ferromagnetic concentrator in the Hall sensor design provides a significant (up to 10 times) increase in the magnetic flux gain. This makes it possible to use the investigated sensor designs to detect weak magnetic fields (from 0.01 μT to 2 mT).It is shown that a supermindure integrated magnetic disc-shaped concentrator with a diameter of D = 200 μm, a thickness of l = 10 μm and an angle of deflection of θ = 60° provides a magnetic flux gain G = 10.81 with a maximum external magnetic field of B0 = 120 mT.The obtained results indicate the prospects of using the proposed constructive solution for the practical manufacture of three-dimensional sensors of weak magnetic fields with a magnetic sensitivity up to 3026 V/(A·T) along the sensor surface. The type of sensor devices studied extends the scope of Hall sensors as an elemental base of medical equipment, equipment for magneto-resonant imaging (MRI), and also in instruments for geological and geodetic research. |
| publisher |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2018.3.15 |
| work_keys_str_mv |
AT stempitskyvr devicetechnologicalsimulationofthemagnetosensitivesensorwithintegratedmagneticconcentrator AT daodinhha devicetechnologicalsimulationofthemagnetosensitivesensorwithintegratedmagneticconcentrator AT stempitskyvr priladovotehnologíčnemodelûvannâmagnítočutlivogosensorazíntegrovanimmagnítnimkoncentratorom AT daodinhha priladovotehnologíčnemodelûvannâmagnítočutlivogosensorazíntegrovanimmagnítnimkoncentratorom |
| first_indexed |
2025-09-24T17:30:27Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:30:27Z |
| _version_ |
1844167340719079424 |
| spelling |
oai:tkea.com.ua:article-1552025-05-30T19:27:27Z Device-technological simulation of the magnetosensitive sensor with integrated magnetic concentrator Приладово-технологічне моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором Stempitsky, V. R. Dao, Dinh Ha magnetosensitive sensor integrated magnetic concentrator Hall sensor ferromagnetic material магніточутливий сенсор інтегрований магнітний концентратор датчик Холла феромагнітний матеріал The paper presents results on research and optimization on the basis of device-technological modeling of the structural and operational characteristics of the magnetosensitive sensor with a disk-shaped integrated magnetic concentrator (IMC).The high magnetic permeability of the IMC material provides a high value of the induction of the magnetic field along its edges, which leads to a significant enhancement of the applied external field. The IMC plays the role of a magnetic amplifier, and also affects the signal-to-noise and signal-to-bias ratios; the magnetic gain depends not only on the size of the IMC, but also on its shape.This research is devoted to the development of a disc-shaped magnetic concentrator integrated into the Hall sensor. The concentrator has a high magnetic flux gain and can be used in 3D magnetic field recording systems.Analysis of the geometric dimensions, deflection angle and the material of the integrated magnetic concentrator influence on the characteristics of a three-dimensional magnetic field sensor showed that the inclusion of a ferromagnetic concentrator in the Hall sensor design provides a significant (up to 10 times) increase in the magnetic flux gain. This makes it possible to use the investigated sensor designs to detect weak magnetic fields (from 0.01 μT to 2 mT).It is shown that a supermindure integrated magnetic disc-shaped concentrator with a diameter of D = 200 μm, a thickness of l = 10 μm and an angle of deflection of θ = 60° provides a magnetic flux gain G = 10.81 with a maximum external magnetic field of B0 = 120 mT.The obtained results indicate the prospects of using the proposed constructive solution for the practical manufacture of three-dimensional sensors of weak magnetic fields with a magnetic sensitivity up to 3026 V/(A·T) along the sensor surface. The type of sensor devices studied extends the scope of Hall sensors as an elemental base of medical equipment, equipment for magneto-resonant imaging (MRI), and also in instruments for geological and geodetic research. Представлено результати дослідження та оптимізації конструктивних і експлуатаційних характеристик на основі даних приладово-технологічного моделювання магніточутливого сенсора з інтегрованим магнітним концентратором (ІМК) дископодібної форми.Висока магнітна проникність матеріалу ІМК забезпечує високе значення індукції магнітного поля по його краях, що призводить до значного посилення доданого зовнішнього поля. Тобто ІМК виконує роль магнітного підсилювача, а також впливає на відношення сигнал/шум і сигнал/зсув. При цьому, однак, магнітне посилення залежить не тільки від розмірів ІМК, а й від його форми.Аналіз впливу геометричних розмірів, крайового кута і використовуваного матеріалу інтегрованого магнітного концентратора на характеристики тривимірного датчика магнітного поля показав, що включення в конструкцію датчика Холла концентратора з феромагнітного матеріалу забезпечує значне (до 10 разів) підвищення коефіцієнта посилення магнітного потоку, що дозволяє застосовувати датчики досліджуваної конструкції для детектування слабких магнітних полів (від 0,01 мкТл до 2 мТл).Показано, що виконаний з супермендюра магнітний концентратор дископодібної форми діаметром 200 мкм і товщиною 10 мкм з крайовим кутом 60° забезпечує посилення магнітного потоку величиною 120 мТл (максимальне значення, при якому концентратор може виконувати посилення магнітного потоку) з коефіцієнтом 10,81.Отримані результати свідчать про перспективність застосування пропонованого конструктивного рішення для виготовлення тривимірних датчиків слабких магнітних полів, що мать магнітну чутливість за струмом до 3026 В/(А·Тл) уздовж поверхні датчика. Розглянутий тип сенсорних пристроїв істотно розширює сферу застосування датчиків Холла і може ефективно використовуватися як елементна база для медичної апаратури, обладнання для магнітно-резонансної терапії, а також в приладах для геологічних і геодезичних досліджень. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2018-06-26 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2018.3.15 10.15222/TKEA2018.3.15 Technology and design in electronic equipment; No. 3 (2018): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 15-21 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 3 (2018): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 15-21 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2018.3 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2018.3.15/140 Copyright (c) 2018 Stempitsky V. R., Dao Dinh Ha http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |