[發明專利]一種基于COMSOL Multiphysics的3維十字型霍爾器靈敏度計算方法

有效

• 申請號: 202010078369.X
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111308399B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 樊華;李蘇杰;王江名;馮全源;李大剛;胡達千;岑遠軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/07
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

1.一種基于COMSOL Multiphysics的3維十字型霍爾器靈敏度計算方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：在COMSOL Multiphysics平臺下構建3維十字型霍爾片模型；

步驟2：在COMSOL Multiphysics中選擇構建“三維”模型，物理場選擇“AC/DC”模塊中的“電流”模塊，再選擇“穩態”研究；

步驟3：在COMSOL Multiphysics“全局定義”中添加霍爾片尺寸參數、摻雜濃度參數、磁場強度參數以及材料各項異性電導率參數；

步驟4：仿真方法中，外界磁場對霍爾傳感器的影響，即器件的霍爾效應由下式所表示的各向異性電導率進行計算：

其中：

σ_XZ＝σ_YZ＝σ_ZX＝σ_ZY＝0

σ_ZZ＝σ₀

其中，J_X、J_Y、J_Z表示X、Y、Z方向上的傳導電流密度，E_X、E_Y、E_Z表示X、Y、Z方向上的電場強度，σ₀表示N阱有源區電導率，R_H表示霍爾因子，B_Z表示垂直于器件方向磁感應強度；

步驟5：在COMSOL Multiphysics“電流”物理場新建電流守恒域條件，會得到“電流守恒2”域條件，條件所施加“域”選擇為霍爾片有源區所在域，材料類型為“固體”，在“傳導電流”選項中將電導率定義為各向異性，并填入步驟4中所提及各向異性電導率表達式；

步驟6：在COMSOL Multiphysics“ec”物理場中添加“終端”邊界條件，為相對兩終端添加霍爾片偏置條件，另外相對兩終端添加“懸浮電位”邊界條件；

步驟7：在COMSOL Multiphysics中加入“參數化掃描”研究，對霍爾片進行叉指長度從2μm至38μm長度變化的不同結構進行仿真以及對性能差異進行計算和比較；

步驟8：在COMSOL Multiphysics中通過“探針”得到霍爾電壓值，并在結果中添加“全局評估”，采用電壓相關靈敏度定義式計算霍爾傳感器電壓相關靈敏度；其中V_Hall即為仿真測量所得霍爾電壓，V_bias代表霍爾傳感器偏置接觸極所施加的偏置電壓，B_z代表霍爾傳感器所受到的磁感應強度。