Dissertação

{pt_PT=Desenvolvimento de um sensor magnético integrado em tecnologia 0.13um CMOS} {} EVALUATED

{pt=O sensor magnético baseado num dispositivo MAGFET utiliza o efeito de Hall para detetar o campo magnético e destina-se a aplicações de baixa sensibilidade, isto é, realiza medições superiores em relação ao campo magnético da terra. O MAGFET é o único sensor magnético possível de integrar complementarmente em tecnologia CMOS standard. O MAGFET é obtido a partir de um transístor NMOS padrão, em que o drain do transístor é dividido em dois drains originando duas correntes no transístor (split-drain). Devido à força de Lorentz, quando submetida a um campo magnético, a corrente no canal é desviada consoante a intensidade do mesmo. Este desvio gera um desequilíbrio das correntes proporcional ao campo magnético aplicado. Para a caracterização experimental do MAGFET desenvolveram-se bobinas para produzir um campo magnético, no entanto o campo produzido por estas era demasiado fraco, não se notando alterações significativas nas correntes do MAGFET. Todavia, só foi possível realizar medições com um íman forte (na ordem de Tesla), na qual se obteve uma sensibilidade relativa no MAGFET até 1%. O sistema implementado é constituído pelo condicionamento do sinal analógico no MAGFET e pelo ADC de dupla rampa diferencial com entrada em tensão. Neste primeiro protótipo, o objetivo é ter uma ideia aproximada da gama dinâmica do sensor e por isso utilizou-se o ADC com baixa resolução (4 bits). O sistema tem um consumo de corrente baixo, sendo uma grande percentagem devida à polarização das correntes nos drains do MAGFET. , en=The magnetic sensor based on a MAGFET device uses the Hall effect to detect the magnetic field and it is intended for low sensitivity applications, it realizes higher measurements in relation to the earth magnetic field. MAGFET is the only magnetic sensor that it is possible to a fully integrate in standard CMOS technology. MAGFET is obtained from a NMOS transistor, in which the transistor drain is divided into two drains originating two currents in transistor (split-drain). Due to the Lorentz force, when subjected to a magnetic field the current in the channel is deflected according to the intensity of the magnetic field. This deflection causes a current unbalance proportional to the applied magnetic field For the experimental characterization of MAGFET it was developed coils to produce a magnetic field, however the field produced by these was too weak. However, it was only possible to realize measurements with a strong magnet (in the order of Tesla) and the relative sensibility of MAGET was obtained below of 1%. The implemented system is constituted by analogic signal conditioning of MAGFET and by the differential dual ramp ADC with input voltage. In this first prototype, the objective is to have an approximate idea of the dynamic range of the sensor and for it the ADC have a low resolution (4 bits). The system has a low current consumption, on what a large percentage of consumption is due to the currents polarization in the drains of the MAGFET. }
{pt=ADC, Sensor, MAGFET, Campo, CMOS, en=ADC, Sensor, MAGFET, Field, CMOS}

Junho 4, 2018, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Torres Caldinhas Simões Vaz

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Pedro Santos

Academia Militar

Professor Adjunto