Hall algılayıcılı manyetik alan algılama mikrosistemi tasarımı

Manyetik algılayıcılar manyetik alanı elektriksek işaretlere çeviren dönüştürücülerdir. Hall Etkisi algılayıcılar manyetik algılayıcıların bir sınıfıdır ve elektriksel aygıtta- ki elektron taşımacılığının harici manyetik alan varlığından etkilenmesi sonucu büyüklüğü harici manyetik alanın şiddetine bağlı Hall Gerilimi olarak isimlendirilen bir gerilim farkı oluştururlar. Hall Etkisi algılayıcılar aynı tümdevre üzerinde CMOS teknolojisi ile gerçekleştirilen Hall elemanından ve işaret iyileştirme elektroniğinden oluşur ve küçük boyutlu, yüksek hızlı, düşük maliyetli, uzun ömürlü ve esnek tasarımlı olmak gibi üstünlüklere sahiptir. Çeşitli endüstriyel ve otomotiv uygulamalarında Hall Etki- si algılayıcılar yaygın olarak kullanılırlar. Bu tez çalışmasında UMC 130 nm CMOS teknolojisi ile gerçekleştirilen yoğun çapraz-şekilli Hall Etkisi algılayıcı modeli gelişmesi ve manyetik alan algılama mikrosistemi okuma elektroniği tasarımı sunulmaktadır. Sunulan teknoloji manyetik alanın düşük ofsetli ve düşük gürültülü mikrosistem ile algılanmasını sağlamaktadır. Hall Etkisi algılayıcı, mikrofabrikasyon kusurlarından ve mekanik gerilmelerden kaynaklanan algılayıcı ofsetlerini gidermek amacıyla dinamik ofset giderimi yöntemi uygulayan bir kutuplama devresi ile kutuplanmaktadır. Hall Gerilimi, mikrosistem çözünürlüğünü iyileştirmek ve yükselteç ofseti ve mikrosistem düşük frekans gürültüsünü bastırmak amacıyla kıyım tekniğini uygulayan bir yükselteç ile yükseltilmektedir. Benzetim sonuçları, algılayıcı ofsetlerinden kaynaklanan 40 uV değerinde artık ofset ve 7.62 uT değerinde girdi-çıkarımlı artık ofset; ve yükselteç girişindeki 1 mV değerindeki ofsetten kaynaklanan 1.62 uV değerinde girdi-çıkarımlı ofset sunmaktadır. Mikrosistem çıkışındaki 1 Hz – 1 kHz bant genişliğine ait 167 uV etkin değerli gürültü gerilimi 31.75 uT değerinde mikrosistem çözünürlüğü sağlamaktadır. Son olarak, mikrosistem mutlak duyarlılığı 5.25 V/T olarak sunulmuştur.