锑化甸薄膜磁阻元件基于电流放大模式的研究

论文摘要

电流模技术是指以电流模拟集成电路为理论基础的电路设计、制造及应用技术,它是与高速集成工艺相伴发展的新兴技术,是以电流作为参量进行处理的一种信号处理技术。而传感器技术则是现代信息技术的重要部分。把电流模概念应用到传感器技术中,对于传感器在低功耗、高速度等方面的发展有着很重要的意义。本文研究了InSb磁阻元件在恒流源激励下的工作情况,讨论了在这种方式下,它的输出与外加磁场的关系。 本文首先介绍了锑化铟磁敏效应的基本原理,然后介绍了电流模电路的基本组成单元,讨论了激励源的各种组成结构和特点,在此基础上对磁阻元在恒流激励下的电路结构进行了设计。然后对整个系统的各个参量进行测量,并分析讨论了它们之间的相互关系。最后对照真空磁敏传感器,在理论上对这种工作模式进行了探讨。在本课题的工作中,获得了一些有意义的结果:(1) 在这种工作模式下,芯片的功耗非常小,实验中的芯片最大的功耗要小于0.36μW,非常省电,所以芯片的发热量会非常小,只是传统电压模式的十万分之2。(2)对比了两种前置放大器的测量效果,电流反馈式放大器在低激励电流时相对于电压输入型放大器有非常明显的优点,不过对于大电流则优势不明显。(3) 差动放大器可以对部分噪声进行很好的抑制。(4) 对数据进行分析可知,在外加磁场较小的时候,磁感应强度与信号输出呈线性关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 锑化锢半导体效应
• 2.1 半导体电磁效应
• 2.1.1 霍耳效应
• 2.1.2 磁阻效应
• 2.2 半导体光电效应
• 2.2.1 光电导效应
• 2.2.2 光生伏特效应
• 第三章 电流模电路简介
• 3.1 基本的电流模单元电路
• 3.1.1 电流镜
• 3.1.2 开关电流电路
• 3.1.3 跨导线性（TL）回路
• 3.1.4 电流传输器
• 3.1.5 电流反馈运算放大器
• 3.1.6 支撑电路
• 3.2 电流源的选择
• 3.2.1 镜像电流源
• 3.2.2 利用恒流二极管和恒流三极管构成的恒流源
• 3.2.3 采用运放构成的压控恒流源
• 3.2.4 采用集成稳压器构成的恒流源
• 3.2.5 采用恒流源模块构成的恒流源
• 第四章 实验系统的设计与分析
• 4.1 芯片的设计
• 4.2 放大处理电路的结构设计
• 4.2.1 放大处理电路的选择
• 4.2.2 前置放大器的设计
• 4.2.3 后续处理电路的设计
• 4.3 激励源电流大小与信号输出的关系
• 4.3.1 分析
• 4.3.2 实验测试
• 4.3.3 讨论
• 4.4 外加磁场的大小和输出信号的关系
• 4.4.1 理论分析
• 4.4.2 实验测试
• 4.4.3 讨论
• 4.5 整个系统的设计方案的分析
• 第五章 锑化铟磁阻元件在电流放大模式下的理论探讨
• 5.1 磁阻元件在恒流电场下运动情况分析
• 5.1.1 真空磁传感器的工作原理
• 5.1.2 恒流场下磁阻元件的输出分析
• 5.2 锑化锢磁阻元件的内部载流子在外加磁场下的运动情况
• 第六章 结论
• 主要参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢