摘 要:提出了使用CMOS工藝的集成霍爾器件的一個新的電阻仿真模型。可用于設計集成霍爾傳感器的整體設計,將磁信號轉換為電信號。使用Verilog-A HDL語言實現,并且用Spectre電路仿真器執行,可實現寬溫度范圍應用。行為方程和行為參數建立在霍爾器件的基本理論和半導體物理的基礎上并且經過電路仿真驗證。為了提供對集成霍爾傳感器的仿真方便性,使用了必要的Verilog-A HDL實現的磁場模型和霍爾模型。
關鍵詞:霍爾傳感器;電阻模型;Verilog-A HDL;行為級仿真
Abstract:A new simulation model for Hall devices in CMOS silicon technology is proposed. Transient effects caused by wide operational range in temperature were taken into account in Verilog-A HDL and implemented in Spectre Circuit Simulator. Behavioral equations and parameters are based on fundamental theory of Hall devices and semiconductor physics and verified experimentally. In order to provide the convenience of simulation about integrated Hall sensors, magnetic field model and Hall model are build in Verilog-A HDL.
Key words : Hall sensors; resistance model ; Verilog-A HDL; behavioral simulation
一、引言
集成傳感器的精確性日益提高的需要以及電子電路設計中的新技術更新和霍爾器件作為傳感器越來越重要[4],導致對于使用硅工藝的這些傳感器精確仿真模型的需求。由于高度集成的霍爾傳感器具有小尺寸,高精確度和低價位的特點,他們在很大應用范圍內具有越來越廣泛的吸引力。為了保持這種吸引力,并且滿足未來所有的客戶在功能上、性能上和穩定性上的需求,CMOS硅工藝是霍爾傳感器大批量生產的首選。
二、霍爾元件的電阻模型
一個集成霍爾傳感器單元的形狀類似于一個擴散電阻,只不過為了測量霍爾電壓,它比普通的擴散電阻多兩個直角的接觸孔。集成霍爾傳感器單元的工藝實現具有各種各樣的俯視圖,其中有圓形、正方形、長方形和十字架形狀等。
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集成霍爾器件的一個仿真模型及其應用