Grundlagenforschung schafft Basis für Fahrzeugelektronik
Infineon nutzt Nobelpreis-Technik in Winkelsensoren
Die Entdeckung des so genannten Giant-Magneto-Resistance-Effekts wurde in diesem Jahr mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Der Chiphersteller Infineon setzt diesen Effekt nach eigenen Angaben erstmals für die Lenkwinkelmessung in Fahrzeugen ein. Dies sei das erste Mal, dass ein integrierter Giant-Magneto-Resistance (iGMR)-Sensor in die Volumenproduktion gehe. Mit dem Sensor lassen sich Winkel von 0° bis 360° mit sehr hoher Genauigkeit messen. Integriert sind zwei GMR-Vollbrücken, ein Temperatursensor, zwei Analog-Digital-Wandler, mehrere Spannungsregler, zusätzliche Filter sowie interne Vorrichtungen, um diese Komponenten während des Betriebs immer wieder zu überprüfen.
Der Sensor-Chip TLE 5010 liefert zwei digitale Winkelkomponenten der Sinus- und Cosinus-Funktion. Ein 8-Bit-Mikrocontroller, der über eine SPI-Schnittstelle mit dem Sensor verbunden ist, berechnet daraus ein eindeutiges Winkelsignal. Durch die digitale Datenübertragung zwischen Sensor und Mikrocontroller erreicht man eine höhere Störfestigkeit. Der integrierte Temperatursensor wird für die Temperaturkompensation herangezogen, um so die hohe Winkelgenauigkeit über einen weiten Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C beizubehalten.
Der GMR-Effekt basiert auf der Widerstandsänderung eines aus mehreren Nanometer dünnen Schichten zusammengesetzten Metallfilms unter dem Einfluss eines Magnetfelds. Der Metallfilm besteht aus einer Referenzschicht mit einer ortsfesten stabilen Magnetisierungsrichtung (Referenzrichtung) und einer Sensorschicht, deren Magnetisierung wie eine Kompassnadel dem von außen angelegten Magnetfeld folgt. Sensor- und Referenzschicht sind durch eine nur wenige Atomlagen dünne Kupferschicht voneinander getrennt, wodurch der GMR-Effekt entsteht: Der elektrische Widerstand eines solchen Films ändert sich entsprechend dem Winkel zwischen dem angelegten Magnetfeld und der Referenzrichtung des Sensors. Infineon ist es gelungen, solche Schichten mit der nötigen Präzision in den CMOS-Standard-Prozess der Halbleiterfertigung zu integrieren.
LANline/jos
Lesen Sie mehr zum Thema
