报告内容包括: 一、 选题 主要研究分析采用霍尔效应的车用位置智能传感器。 二、 传感器的发展现状 传感器(SENSOR)是由敏感元件和转换元件组成的可将电量或非电量转换为可测量的电量的检测装置。如果把计算机比作人的大脑,通讯是神经网络,那么传感器就是人的感觉器官,它所采集的信息对于计算机大脑的思维及处理结果具有决定性的意义。 随着信息技术的发展,传感器也得到了日益广泛的应用。工业、农业、航空航天、军事国防,从陆地到海洋,从天空到太空,从各种复杂的工程系统到生活的衣食住行,几乎每一个现代化项目都离不开各种类型的传感器。作为信息采集和信息传递的主要构成要素,传感器已经成为现代信息技术系统三大支柱之一。这也是许多工业发达国家把传感器技术作为未来科学研究与发展重点的一个重要原因。 据统计,目前全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发,研发机构6000余家。其中以美、日、俄等国实力较强,美、日、俄等国建立了包括物理量、化学量、生物量三大门类的传感器产业,研发生产单位4000余家,产品20000多种,应用范围广的产品已实现规模化生产。 传感器应用非常广泛,大量应用于工业自动控制、交通、机械等领域及家电、汽车等人们生活的各个方面。在汽车工业高度发达的今天,传感器已经在汽车的多个部件中都得到了广泛应用。 在早期的传感器中,大多是把被测量直接转换为电量变化的传感器,如电阻式传感器等。后来出现了可利用多种物理、化学效应的传感器,如压电式传感器等。 随着自动化技术的发展,一方面需要在不同环境下能测量不同的物理量、化学量和生物量的各类传感器;另一方面新材料、新结构和半导体新工艺的不断出现,也为研制新型传感器提供了新的平台,因此新型的传感器层出不穷。未来传感器的发展可能将更多地依赖半导体材料和大规模集成电路工艺的进展,把测量电路和敏感元件结构制作结合成一体,以继续提高传感器的灵敏度、精确度和可靠性、实现小型化、智能化。同时,研究开发能测量多个物理量或化学量的多功能复合型传感器。 半导体磁传感器的优势在于,它们的制造技术和微电子集成技术兼容,易于量产,可大幅降低生产成本;经过处理的输出信号可供计算机和各种仪器设备直接使用,非常方便、可靠;不易受环境光、尘埃、油污、烟雾以及湿度和其他化学腐蚀性气氛的影响;体积小、结构牢固、耐震动、耐冲击和长寿命。 半导体霍尔传感器,因为利用了远比金属、绝缘体强烈的霍尔效应、结构简单、性能优良、空间分辨率高、工作频率高、故应用广泛,居于其它各种磁传感器使用量的首位。 三、 选题的意义 霍尔传感器不仅可用来测量磁场,还可用于测量电流、速度、位置、角度和转速等物理量,在精密测量、工业自动化控制、汽车电子、家用电器等领域获得广泛应用。例如,在一辆汽车中通常就要使用十几只霍尔传感器,见图2。迄今, 已在汽车中的多个系统广泛应用霍尔传感器: ①在分电器中作信号传感器。②在无分电器点火系统中作发动机转速和曲轴角度传感器及点火脉冲触发器。③作各种开关。④作汽车速度表和里程表。⑤作防抱死制动系统(ABS) 中的速度传感器。⑥在车用无刷直流电机中作位置传感器和电流换向器。⑦作各种液体检测器。⑧作各种用电负载的电流检测及其工作状态诊断。⑨在OBD - II型车载诊断器中作发动机熄火检测。⑩作自动制动系统(替代手制动) 中的速度传感器。还可用于导航系统、变速器控制、汽车生产线自动控制以及公路挠性路面的检测等等。 四、 研究内容及初定方案 霍尔元件不等位电势的消除 稳压电路 五、 研究方法 设计特定工艺下的霍尔元件的结构,运用半导体物理学的相关理论知识分析提高其工作精度的方法。 六、参考文献 [1] 霍尔传感器趋势,互联网。 [2] 车用传感器的市场容量及发展趋势分析,互联网。 [3] 马 超,刘永根,薛卫东,张 波,微电子学,2007年6月。 [4] 董大伟,吴玉广,居耀良,微计算机信息,2007年23卷。 [5] 江志伟,谢憬,现代电子技术2007年01期。 [6] 吴国平, 黄年亚, 刘桂芝,电子器件,2005年9月。 [7] 涂有瑞. 霍尔器件在汽车上的应用, 汽车电器,2000年第2期。 [8] 中国论文网。 |