磁敏傳感器國內(nèi)外概況及其應(yīng)用
“磁敏傳感器是傳感器產(chǎn)品的一個重要組成部分,隨著我國磁敏傳感器技術(shù)的發(fā)展,其產(chǎn)品種類和質(zhì)量將會得到進(jìn)一步發(fā)展和提高,進(jìn)軍汽車、民用儀表等這些量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域即將實現(xiàn)。國產(chǎn)的電流傳感器、高斯計等產(chǎn)品日前已經(jīng)開始走入國際市場,與國外產(chǎn)品的差距正在快速縮小。”在2006中國東北第九屆國際工業(yè)博覽會同期舉辦的自動化學(xué)會研討會上,來自沈陽儀表科學(xué)研究院的孫仁濤教授,為前來參展的觀眾做了有關(guān)磁敏傳感器國內(nèi)外概況及其應(yīng)用的介紹,可謂一場磁敏傳感器技術(shù)的學(xué)術(shù)交流大會?! ?/p>本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/78470.htm
沈陽儀表科學(xué)研究院孫仁濤教授
會議現(xiàn)場
一、磁敏傳感器的發(fā)展特點
1.集成電路技術(shù)的應(yīng)用。將硅集成電路技術(shù)應(yīng)用于磁敏傳感器,制成集成磁敏傳感器。
2.InSb薄膜技術(shù)的開發(fā)成功,使得霍爾器件產(chǎn)能劇增,成本大幅度下降。
3.強磁體合金薄膜得到廣泛應(yīng)用。各種磁阻器件出現(xiàn),應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
4.巨磁電阻多層薄膜的研究與開發(fā)。新器件的高靈敏度、高穩(wěn)定性,引起研制高密度記錄磁盤讀出頭的科技人員的極大關(guān)注。
5.非晶合金材料的應(yīng)用。與基礎(chǔ)器件配套應(yīng)用,大大改善了磁傳感器性能。
6.Ⅲ—V族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)和應(yīng)用。通過外延技術(shù),形成異質(zhì)結(jié)構(gòu),提高磁敏器件的性能。
二、國外磁敏傳感器的現(xiàn)狀
1.國外磁傳感器的常見種類
就市場占有情況來看,國外磁敏傳感器主要品種依然是霍爾元件、磁阻元件。近期的巨磁阻元件也有良好的發(fā)展空間。
2.外磁傳感器的代表廠商:
·霍爾元件:日本旭化成;日本東芝;美國Honeywell公司;美國Allogro公司。
·磁阻器件:日本SONY公司;荷蘭PHILIPS公司。
3.國外磁傳感器的應(yīng)用情況
磁敏傳感器應(yīng)用的最大特點是無接觸測量。
·霍爾元件:
磁場測量,做高斯計(特斯拉計)的檢測探頭。
電流檢測,做電流傳感器/變送器的一次元件。
直流無刷電機,用于檢測轉(zhuǎn)子位置并提供激勵信號。
集成開關(guān)型霍爾器件的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量。
·強磁體薄膜磁阻器件:
位移傳感器,主要有磁尺的線性長距離位移測量。
角位移傳感器,主要用語轉(zhuǎn)動角度測量,廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)。
脈沖發(fā)訊傳感器,主要用于流量檢測和轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量,如電子水表和流量計的發(fā)訊傳感器。
·半導(dǎo)體磁阻器件:
主要是InSb磁阻器件
微弱磁場檢測,主要用于偽鈔識別
脈沖測量,主要用于轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量
三、國內(nèi)磁敏傳感器的現(xiàn)狀
1.國內(nèi)磁傳感器的常見種類及其特點
目前國內(nèi)磁敏傳感器經(jīng)過三十余年的發(fā)展,就基礎(chǔ)器件的研究與開發(fā)情況,除巨磁阻期間存有差距以外,常用其他磁敏傳感器如霍爾元件,磁阻元件等已經(jīng)與國外同類產(chǎn)品的水平相當(dāng)。市場上應(yīng)用的國產(chǎn)磁敏傳感器件的種類也與國外產(chǎn)品相當(dāng),依然是霍爾元件、磁阻元件。
2.國內(nèi)磁傳感器件代表廠商
·霍爾元件:中科院半導(dǎo)體所,沈陽儀表科學(xué)研究院,南京中旭微電子公司。
·磁阻器件:沈陽儀表科學(xué)研究院(匯博思賓尼斯公司)
3.國內(nèi)磁傳感器的應(yīng)用情況
·電流傳感器:國內(nèi)包括沈陽儀表科學(xué)研究院(思賓尼斯公司)、西南自動化所等二、三十家大小不同的企業(yè)在生產(chǎn)和銷售電流傳感器/變送器,其市場競爭已經(jīng)白熱化。該領(lǐng)域是國內(nèi)磁敏傳感器應(yīng)用最早、最普及、最成熟的領(lǐng)域。
·直流無刷電機領(lǐng)域:InSb霍爾元件為主,主要用于直流無刷電機轉(zhuǎn)子位置檢測,并提供定子線圈電流換向的激勵信號。目前年需求量在幾億只。價格確僅有0.3元人民幣左右。該領(lǐng)域是磁敏傳感器用量最大的領(lǐng)域,但是在國內(nèi)目前未形成工業(yè)化生產(chǎn)。
·流量計量領(lǐng)域:用于電子水表、電子煤氣表、流量計等流量發(fā)訊傳感器的低功耗薄膜磁體磁阻器件。日前,該產(chǎn)品由沈陽儀表科學(xué)院匯博思賓尼斯傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn),市場空間可觀。該領(lǐng)域是磁敏傳感器國內(nèi)最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d應(yīng)用領(lǐng)域,目前處于市場成長期。
·專用測量儀表:高斯計,用于磁場檢測,在磁性材料生產(chǎn)及應(yīng)用方面用量較多,國內(nèi)有沈陽儀表院思賓尼斯公司、北京師范學(xué)院等幾家公司生產(chǎn),其中思賓尼斯公司的高斯計已經(jīng)批量出口美國。
另外,國內(nèi)的磁敏傳感器在轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量、偽鈔識別等領(lǐng)域,也均有應(yīng)用,但沒有形成規(guī)模。孫仁濤教授提到,目前國內(nèi)磁敏傳感器沒有進(jìn)入汽車生產(chǎn)領(lǐng)域,可謂一大遺憾。
四、國內(nèi)磁敏傳感器與國外磁敏傳感器的差距
1.生產(chǎn)規(guī)模小,成本高。
2.部分元件的穩(wěn)定性、可靠性差。
3.實際應(yīng)用且具規(guī)模的領(lǐng)域少,特別是汽車領(lǐng)域,尚處空白。
4.科研成果轉(zhuǎn)化慢,生產(chǎn)條件配套性差,缺少資金入。
結(jié)束語:
“我們不可否認(rèn)國產(chǎn)磁敏傳感器在其產(chǎn)品種類、產(chǎn)品質(zhì)量及其應(yīng)用領(lǐng)域中與國外磁敏傳感器的差距,但是,我們也看到了國產(chǎn)磁敏傳感器打入國際市場的勢頭與決心。”孫教授說,“我們有理由相信我們自己的產(chǎn)品,有理由相信我們自己的那些為磁敏傳感器的發(fā)展而不懈努力的科技工作者!”
相關(guān)概念
·敏感元件:是指在傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。
·轉(zhuǎn)換器件(元件):是指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適用于傳輸或測量電信號部分。
通常,人們習(xí)慣將敏感元件叫“傳感器”(sensor);將配有轉(zhuǎn)換器件的傳感器叫做變送器(transducer)。在國外,分的不是很明確。
·磁敏傳感器:能接受磁信號,并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。磁敏傳感器是伴隨測磁儀器的進(jìn)步而逐漸發(fā)展起來的,在眾多的測磁方法中,大都是將磁場信息變成電信號進(jìn)行測量。
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