RU158892U1 - MULTI-CRYSTAL MICRO ASSEMBLY FOR CONTROL OF CURRENT POWER - Google Patents
MULTI-CRYSTAL MICRO ASSEMBLY FOR CONTROL OF CURRENT POWER Download PDFInfo
- Publication number
- RU158892U1 RU158892U1 RU2015140719/28U RU2015140719U RU158892U1 RU 158892 U1 RU158892 U1 RU 158892U1 RU 2015140719/28 U RU2015140719/28 U RU 2015140719/28U RU 2015140719 U RU2015140719 U RU 2015140719U RU 158892 U1 RU158892 U1 RU 158892U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetoresistive
- microassembly
- chip
- monitoring
- current strength
- Prior art date
Links
Images
Abstract
1. Многокристальная микросборка для контроля силы тока, содержащая кремниевый кристалл с выполненным в нем первым сквозным круглым отверстием, планарный концентратор в виде незамкнутого кольцевого контура с зазором, размещенный в кольцевом заглублении, выполненном в кристалле соосно первому отверстию, магниторезистивный преобразователь, выполненный на кремниевом кристалле в зазоре концентратора, магниточувствительный преобразователь выполнен из соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, над которыми размещена планарная катушка, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок; выходы мостовой схемы соединены с входами схемы усиления, кристалл которой размещен во втором отверстии, выполненном в кремниевом кристалле.2. Многокристальная микросборка для контроля силы тока по п. 1, отличающаяся тем, что в каждом плече мостовой схемы соединены по меньшей мере два магниторезистивных элемента.3. Многокристальная микросборка для контроля силы тока по п. 1, отличающаяся тем, что магниторезистивные полоски выполнены с анизотропным магниторезистивным эффектом.4. Многокристальная микросборка для контроля силы тока по п. 1, отличающаяся тем, что магниторезистивные полоски выполнены с гигантским магниторезистивным эффектом.5. Многокристальная микросборка для контроля силы тока по п. 1, отличающаяся тем, что концентратор выполнен из магнитомягкого ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью.1. A multi-chip microassembly for monitoring the current strength, containing a silicon crystal with a first through circular hole made therein, a planar hub in the form of an open ring contour with a gap, located in an annular recess made in the crystal coaxially with the first hole, a magnetoresistive converter made on a silicon crystal in the hub gap, the magnetically sensitive transducer is made of magnetoresistive strips connected over a bridge circuit, over which a plan is placed rnaya coil configured to generate a magnetic field along the easy axis of the magnetoresistive stripe; the outputs of the bridge circuit are connected to the inputs of the amplification circuit, the crystal of which is placed in a second hole made in a silicon crystal. 2. A multi-chip microassembly for monitoring the current strength according to claim 1, characterized in that at least two magnetoresistive elements are connected in each arm of the bridge circuit. A multi-chip microassembly for monitoring the current strength according to claim 1, characterized in that the magnetoresistive strips are made with an anisotropic magnetoresistive effect. A multi-chip microassembly for monitoring the current strength according to claim 1, characterized in that the magnetoresistive strips are made with a giant magnetoresistive effect. A multi-chip microassembly for monitoring the current strength according to claim 1, characterized in that the concentrator is made of soft magnetic ferromagnetic material with high magnetic permeability.
Description
Полезная модель относится к микроэлектронике и может быть использована в конструкции датчиков магнитного поля.The utility model relates to microelectronics and can be used in the construction of magnetic field sensors.
Известно изобретение по европейской заявке EP 2333567 (МПК G01R 15/20, опубл. 15.06.2011 г.), в котором описано техническое решение магниторезистивного преобразователя датчика тока, содержащего кристалл с выполненным в нем сквозным круглым отверстием, концентратор в виде незамкнутого кольцевого контура с зазором, и магниторезистивный преобразователь, размещенный в зазоре между дугами концентратора.The invention is known according to European application EP 2333567 (IPC G01R 15/20, publ. 06/15/2011), which describes the technical solution of the magnetoresistive transducer of a current sensor containing a crystal with a through circular hole made in it, a hub in the form of an open ring circuit with a gap, and a magnetoresistive transducer located in the gap between the arcs of the hub.
Известно изобретение по заявка США US 20070096717 (МПК G01R 15/20, опубл. 03.05.2007 г.), в котором описано техническое решение магниторезистивного преобразователя датчика тока, содержащего кремниевый кристалл с выполненным в нем сквозным круглым отверстием, планарный концентратор в виде незамкнутого кольцевого контура с зазором, размещенный в заглублении, выполненном в кристалле соосно отверстию, и магниторезистивный преобразователь, выполненный на кремниевом кристалле в зазоре между дугами концентратора.The invention is known according to the application US US 20070096717 (IPC G01R 15/20, published 03.05.2007), which describes the technical solution of the magnetoresistive current sensor transducer containing a silicon crystal with a through circular hole made therein, a planar hub in the form of an open ring a contour with a gap placed in a recess made in the crystal coaxially with the hole, and a magnetoresistive transducer made on a silicon crystal in the gap between the arcs of the concentrator.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании датчика токам с высокой чувствительностью, широким динамическим диапазоном и стабильно воспроизводимыми параметрами при его изготовлении.The problem the utility model aims to solve is to create a sensor for currents with high sensitivity, a wide dynamic range and stably reproducible parameters during its manufacture.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в увеличении чувствительности датчика в широком температурном диапазоне.The technical result obtained by the implementation of the claimed utility model is expressed in increasing the sensitivity of the sensor over a wide temperature range.
Для достижения вышеуказанного технического результата многокристальная микросборка для контроля силы тока содержит кремниевый кристалл с выполненным в нем первом сквозным круглым отверстием, планарный концентратор в виде незамкнутого кольцевого контура с зазором, размещенный в кольцевом заглублении, выполненном в кристалле соосно первому отверстию, магниторезистивный преобразователь, выполненный на кремниевом кристалле в зазоре концентратора, соединенный с входами схемы усиления, кристалл которой размещен во втором отверстии, выполненном в кремниевом кристалле, причем магниторезистивный преобразователь выполнен в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, над которыми размещена планарная катушка, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок.To achieve the above technical result, the multi-chip microassembly for monitoring the current strength contains a silicon crystal with a first through circular hole made therein, a planar hub in the form of an open ring contour with a gap, located in an annular recess made in the crystal coaxially with the first hole, a magnetoresistive converter made on a silicon crystal in the hub gap, connected to the inputs of the amplification circuit, the crystal of which is placed in the second hole, you olnennom in a silicon crystal, the magnetoresistive transducer is formed as a bridge-connected magnetoresistive strips, over which the planar coil is placed, adapted to generate a magnetic field along the easy axis of the magnetoresistive strips.
В частном случае выполнения полезной модели в каждом плече мостовой схемы соединено, по меньшей мере, две магниторезистивные полоски.In the particular case of the utility model, at least two magnetoresistive strips are connected in each arm of the bridge circuit.
В частном случае выполнения полезной модели магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с анизотропным магниторезистивным эффектом.In the particular case of the utility model, the magnetoresistive strips are made in the form of magnetoresistive strips with an anisotropic magnetoresistive effect.
В частном случае выполнения полезной модели магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с гигантским магниторезистивным эффектом.In the particular case of the utility model, the magnetoresistive strips are made in the form of magnetoresistive strips with a giant magnetoresistive effect.
В частном случае выполнения полезной модели концентраторы выполнены из магнитомягкого ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, например из магнитомягкого ферромагнитного материала со значением относительной магнитной проницаемости не менее 1000.In the particular case of the utility model, the concentrators are made of soft magnetic ferromagnetic material with high magnetic permeability, for example, of soft magnetic ferromagnetic material with a relative magnetic permeability of at least 1000.
Отличительными признаками являются: выполнение магниторезистивного преобразователя в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, над которыми размещена планарная катушка, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, соединение магниторезистивного преобразователя с входами схемы усиления, кристалл которой размещен во втором отверстии.Distinctive features are: the design of a magnetoresistive converter in the form of magnetoresistive strips connected over a bridge circuit, over which a planar coil is placed, configured to form a magnetic field along the axis of easy magnetization of the magnetoresistive strips, the connection of the magnetoresistive transducer to the inputs of the amplification circuit, the crystal of which is placed in the second hole.
Магниторезистивный преобразователь выполнен на основе мостовой схемы включения тонкопленочных резисторов в виде магниторезистивных полосок, например с анизотропным магниторезистивным эффектом, который заключается в способности ферромагнитной (FeNiCo) пленки изменять свое сопротивление в зависимости от взаимной ориентации протекающего через нее тока и направления ее вектора намагниченности. Внешнее магнитное поле поворачивает вектор намагниченности пленки на некоторый угол, величина которого зависит от направления и величины этого поля. Что приводит к изменению сопротивления пленки и изменению, соответственно, выходного напряжения магниторезистивного моста. В магниторезистивном преобразователе над магниторезистивными полосками размещена планарная катушка, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок. Поле, создаваемое катушкой, используется для компенсации технологического разбаланса мостового датчика или для полной компенсации измеряемого поля при использовании датчика в измерениях с обратной связью.The magnetoresistive converter is made on the basis of a bridge circuit for connecting thin-film resistors in the form of magnetoresistive strips, for example, with an anisotropic magnetoresistive effect, which consists in the ability of a ferromagnetic (FeNiCo) film to change its resistance depending on the relative orientation of the current flowing through it and the direction of its magnetization vector. An external magnetic field rotates the magnetization vector of the film by a certain angle, the magnitude of which depends on the direction and magnitude of this field. This leads to a change in the film resistance and a change in the output voltage of the magnetoresistive bridge, respectively. In the magnetoresistive transducer above the magnetoresistive strips there is a planar coil configured to form a magnetic field along the axis of easy magnetization of the magnetoresistive strips. The field created by the coil is used to compensate for the technological imbalance of the bridge sensor or to completely compensate for the measured field when using the sensor in feedback measurements.
Выполнение магниточувствительного элемента в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, с размещением планарной катушки, выполненной с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок над магниточувствительным элементом, соединение магниточувствительного элемента со схемой усиления, смонтированной во втором отверстии, выполненном в кремниевом кристалле, приводят к увеличению чувствительности датчика в широком температурном диапазоне. Выполнение магниторезистивного преобразователя в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, с размещением над ними планарной катушки, выполненной с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, обеспечивает высокую чувствительность преобразователя к измеряемым токам и высокую разрешающую способность. При этом использование магниторезистивных наноструктур расширяет температурный диапазон работы, тем самым позволяя применять устройство в областях с жесткими условиями эксплуатации. Размещение кристалла схемы усиления в отверстии, выполненном в кремниевом кристалле, улучшает помехоустойчивость, виброустойчивость и термоустойчивость, что в свою очередь приводит к увеличению чувствительности датчика. Дополнительным результатом является уменьшение массогабаритных характеристик.The implementation of the magnetically sensitive element in the form of magnetically resistive strips connected by a bridge circuit, with a planar coil arranged to form a magnetic field along the axis of easy magnetization of the magnetoresistive strips above the magnetically sensitive element, the connection of the magnetically sensitive element with a gain circuit mounted in a second hole made in a silicon crystal, lead to an increase in the sensitivity of the sensor over a wide temperature range. The implementation of the magnetoresistive transducer in the form of magnetoresistive strips connected by a bridge circuit, with a planar coil arranged above them, configured to form a magnetic field along the axis of easy magnetization of the magnetoresistive strips, provides a high sensitivity of the transducer to the measured currents and high resolution. Moreover, the use of magnetoresistive nanostructures extends the temperature range of operation, thereby allowing the device to be used in areas with harsh operating conditions. Placing the crystal of the amplification circuit in the hole made in the silicon crystal improves the noise immunity, vibration resistance and thermal stability, which in turn leads to an increase in the sensitivity of the sensor. An additional result is a decrease in weight and size characteristics.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.The utility model is illustrated by the following drawings.
Фиг. 1 - схематичное изображение многокристальной микросборки для контроля силы тока;FIG. 1 is a schematic illustration of a multi-chip microassembly for monitoring current strength;
Фиг. 2 - схематическое изображение разреза кремниевого кристалла в месте расположения кольцевого концентратора и магниторезистивного преобразователя фиг. 1.FIG. 2 is a schematic illustration of a section of a silicon crystal at the location of the ring concentrator and the magnetoresistive converter of FIG. one.
Многокристальная микросборка для контроля силы тока содержит кремниевый кристалл 1 с выполненным в нем первым сквозным отверстием 2 круглой формы, планарный концентратор 3 в виде незамкнутого кольцевого контура с зазором 4, размещенный в кольцевом заглублении 5, выполненном в кристалле 1 соосно отверстию 2, магниторезистивный преобразователь 6, выполненный на кремниевом кристалле 1 в зазоре 4 между дугами концентратора 3 (фиг. 1, 2). Выходы мостовой схемы 6 соединены с входами схемы усиления 7. Кристалл схемы усиления 7 смонтирован во втором отверстии, выполненном в кремниевом кристалле. Магниторезистивный преобразователь выполнен в виде включенных в мостовую схему Уитстона магниторезистивных полосок. Над магниторезистивными полосками размещена планарная катушка, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок.A multi-chip microassembly for controlling the current strength contains a
Концентратор изготавливается из холоднокатаной пермаллоевой ленты.The hub is made of cold-rolled permalloy tape.
Заглубление 5 в кремнии 1 формируется методом плазмохимического травления с высоким аспектным соотношением (Bosch-процесс). Сформированное заглубление 5 позволяет разместить концентратор магнитного поля 3 максимально близко к чувствительной части магниторезистивного элемента 6.
Ток, протекающий в проводнике, помещаемом в отверстие 2 создает вокруг магнитное поле. Это поле усиливается планарным кольцевым концентратором 3 и регистрируется магниторезистивным преобразователем 6, размещенным в зазоре кольцевого концентратора магнитного поля 3. Под действием поля на выходе мостовой схемы Уитстона магниторезистивного преобразователя 6 появляется дифференциальный сигнал, который усиливается схемой усиления 7.The current flowing in the conductor placed in the
Использована схема усиления КППН 431313.001.The amplification scheme of KPPN 431313.001 is used.
В реализованном согласно полезной модели модуле достигается чувствительность к току более 3000 мВ/АIn a module implemented according to a utility model, a sensitivity to a current of more than 3000 mV / A is achieved.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015140719/28U RU158892U1 (en) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | MULTI-CRYSTAL MICRO ASSEMBLY FOR CONTROL OF CURRENT POWER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015140719/28U RU158892U1 (en) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | MULTI-CRYSTAL MICRO ASSEMBLY FOR CONTROL OF CURRENT POWER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU158892U1 true RU158892U1 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=55087557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015140719/28U RU158892U1 (en) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | MULTI-CRYSTAL MICRO ASSEMBLY FOR CONTROL OF CURRENT POWER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU158892U1 (en) |
-
2015
- 2015-09-24 RU RU2015140719/28U patent/RU158892U1/en active IP Right Revival
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105093138B (en) | Magnetic field detection sensor and the detector for magnetic field for using it | |
JP6826994B2 (en) | Current sensor | |
JP6438959B2 (en) | Single chip Z-axis linear magnetoresistive sensor | |
KR101826188B1 (en) | Multicomponent magnetic field sensor | |
EP2801834A1 (en) | Current sensor | |
CN109141482A (en) | Stray magnetic field robust magnetic position sensor device | |
EP2827165A1 (en) | Magnetoresistance magnetic field gradient sensor | |
US20150323612A1 (en) | Magnetic field sensor configured to measure a magnetic field in a closed loop manner | |
CN103105592B (en) | Single-chip three-shaft magnetic field sensor and production method | |
EP3062119B1 (en) | Push-pull bridge-type magnetic sensor for high-intensity magnetic fields | |
CN106842079B (en) | Magnetic field sensor noise chopping suppression measurement method based on electric field regulation and control magnetism | |
JP2018505404A (en) | Single chip Z-axis linear magnetoresistive sensor with calibration / initialization coil | |
TW201632910A (en) | Hall sensor and compensation method for offset caused by temperature distrubution in hall sensor | |
CN111624525B (en) | Integrated three-axis magnetic sensor for suppressing magnetic noise by utilizing magnetic stress regulation and control | |
CN202216701U (en) | Giant magneto-Resistive throttle angular position transducer | |
CN203480009U (en) | Single-chip Z-axis linear magneto-resistor sensor | |
WO2020258349A1 (en) | Wafer-level magnetic sensor and electronic device | |
JP2007123839A5 (en) | ||
RU158892U1 (en) | MULTI-CRYSTAL MICRO ASSEMBLY FOR CONTROL OF CURRENT POWER | |
CN102928132B (en) | Tunnel reluctance pressure transducer | |
CN102288815A (en) | Temperature compensator for giant magneto-resistance effect current sensor | |
RU2568148C1 (en) | Magnetoresistive converter | |
RU150181U1 (en) | MAGNETIC CONVERTER | |
WO2022015685A1 (en) | Integrated current sensor with magnetic flux concentrators | |
Yu et al. | A MEMS pressure sensor based on Hall effect |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160325 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20170802 |
|
PD1K | Correction of name of utility model owner |