Micronas und Fraunhofer IIS beschließen Zusammenarbeit bei der Entwicklung von 3D-Hall-Sensoren

Micronas, ein führender Hersteller von IC- und Sensor-Systemlösungen für den Einsatz in der Unterhaltungselektronik, in Multimediasystemen und in der Automobilelektronik, und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS werden im Rahmen einer langfristigen Zusammenarbeit, die am Fraunhofer IIS entwickelten 3D-Hall-Sensoren zu marktfähigen Produkten weiterentwickeln.

Bei Hall-Sensoren handelt es sich um magnetische Nahbereichssensoren. Das kontaktlose Messprinzip macht Hall-Sensoren unempfindlich gegenüber mechanischer Abnutzung und rauen Umgebungsbedingungen wie Schmutz, Vibrationen und großen Temperaturunterschieden. Sie ersetzen daher in vielen Fällen elektromechanische Potentiometer.

Hall-Sensoren kommen sowohl in einer Vielzahl einfacher Positionsmessungen als auch bei Winkelmessungen, Messungen der Umdrehungsgeschwindigkeit und Strommessungen zum Einsatz. Insbesondere werden die Micronas Hall-Sensoren für einen Einsatz im Automobil optimiert.

Bisher waren Anwendungen dadurch eingeschränkt, dass nur Sensoren mit einer Empfindlichkeit senkrecht zur Chipoberfläche kostengünstig auf Standard-CMOS-Technologien gefertigt werden konnten. Am Fraunhofer IIS wurden jedoch Hall-Sensoren entwickelt und patentiert, die ohne zusätzliche Technologieschritte auch auf Magnetfelder, die parallel zur Chipoberfläche liegen, reagieren. Damit können alle Komponenten eines Magnetfelds in einem Punkt gemessen werden, womit eine Vielzahl innovativer Lösungen bei der Positionssensorik mit Hallelementen ermöglicht wird.

„Micronas hat bereits eine breite Palette von Produkten mit Hall-Sensoren für senkrechte Magnetfelder, die neuen 3D-Sensoren werden diese erweitern“, erklären Josef Sauerer, Leiter der Abteilung IC-Design – Analoge Systeme am Fraunhofer IIS und Klaus Heberle, Vizepräsident Automotive bei der Micronas GmbH. „Wir sind überzeugt davon, heute eine starke Allianz gegründet zu haben, um diese neue Technologie zügig im Markt zu etablieren.“

Micronas gilt als der Pionier auf dem Markt für Hall-Sensoren. Als weltweit erstes Unternehmen hat Micronas voll programmierbare Hall-Sensoren auf den Markt gebracht. Auf einem einzigen Chip, der in reiner CMOS-Technik gefertigt wird, konnte Micronas eine Hall-Platte, die digitale Signalverarbeitung und ein EEPROM integrieren. Zusammen mit einem patentierten Verfahren zur Offset-Kompensation erreichen diese Sensoren, gemessen an ihren bipolaren Vorgängern, eine um ein Vielfaches höhere Genauigkeit. Aufgrund ihrer Programmierbarkeit lassen sie sich flexibel an die jeweilige Applikation und deren Umgebungen anpassen. Dadurch entfallen aufwändige mechanische Justierungen im System.

Hintergrundinformation

Hall-Sensoren sind Halbleiterbauelemente, die keine beweglichen Teile enthalten. Sie basieren auf dem Hall-Effekt, der von Edwin Hall 1879 entdeckt wurde. Ein Hall-Element, beispielsweise eine quadratische Halbleiterschicht, wird von einem konstanten Strom durchflossen. Wenn ein magnetisches Feld senkrecht zur Stromrichtung angelegt wird, lenkt es die Ladungsträger aufgrund der Lorentzkraft ab. Die Ablenkung lässt sich über die sogenannte Hall-Spannung messen, die sowohl zum Magnetfeld als auch zum Stromfluss senkrecht steht. Die Hall-Spannung ist direkt proportional zum magnetischen Feld.