3D-Hall-Elemente werden auch vom CERN verwendet - Wie ein serbisches Unternehmen innovative Technologien für die wissenschaftliche Forschung und Industrie entwickelt hat

Das Unternehmen Sentronis, eines der Mitglieder des Forschungs- und Technologieparks Nis, entwickelt und fertigt Hightech-Instrumente zur Messung von Magnetfeldern und elektrischem Strom.

Einige der von diesem innovativen Unternehmen entworfenen und entwickelten Messsysteme sind: dreiachsiger Teslameter (Instrument zur Messung von Magnetfeldvektoren mit einer Genauigkeit von 50 ppm), Magnetfeld-Kartierungsmaschinen, integrierter 3D-Magnetfeldsensor auf Basis von Hall-Elementen, Magnetwinkelsensor, integrierter Magnetsensor zur Messung von elektrischem Strom.

Die Technologie der 3D-Hall-Sensoren zieht besondere Aufmerksamkeit auf sich. Heute ist es der am häufigsten verwendete Sensor zur Messung des Magnetfelds. Mit der Entwicklung von Halbleitern sind Hall-Sensoren verwendbar geworden und können leicht integriert werden, z.B. in der Siliziumtechnologie. In der Literatur ist es üblich, dass das Hall-Element (Sensor) in Form einer Platte mit vier Kontakten dargestellt ist, die für das senkrecht dazu stehende Magnetfeld empfindlich sind. Prof. Dr. Radivoje Popovic konzipierte und entwickelte die Idee vertikaler Hall-Elemente, die für das Magnetfeld empfindlich sind, das parallel zur Oberfläche des Chips verläuft. Durch die Kombination dieser beiden Varianten (horizontale und vertikale Hall-Elemente) erstellt Sentronis 3D-Hall-Sensoren, die nicht nur die Intensität, sondern auch den gesamten Magnetfeldvektor messen können.

Die Anwendung der von Sentronis entwickelten Technologien in der Branche ist unterschiedlich. Sie werden in der Automobilindustrie und in der Unterhaltungselektronikindustrie eingesetzt, wo die Instrumente im Bereich der Prüfung, Qualitätskontrolle, Forschung und Entwicklung von Magnetsensoren und -aktoren eingesetzt werden. Es wird dann von Unternehmen verwendet, die Energie produzieren und übertragen, wie z. B. Wasserkraftwerke, Wärmekraftwerke (für Turbogeneratoren) und dergleichen, bei denen solche Instrumente als Komponenten im Management-, Wartungs- und Überwachungssystem verwendet werden. Schließlich werden sie von Institutionen verwendet, die sich mit Grundlagenforschung und -entwicklung befassen (z. B. Forschungszentren mit Beschleunigern), in denen die Anwendung solcher Instrumente mit der aktiven Magnetfeldsteuerung, der Undulatoranpassung und der Feldkartierung zusammenhängt.

Marjan Blagojević, Direktor von Sentronis, erklärte uns, wie das Produktionsverfahren funktioniert:

- Wir entwerfen Hall-Elemente als physikalische Komponenten in der Siliziumtechnologie (wir haben unser eigenes patentiertes Design für horizontale und vertikale Hall-Elemente). Basierend auf Hall-Elementen entwerfen wir dann integrierte Hall-Sensoren in Standard-CMOS-Technologie. Um das Rauschen und den Offset von Hall-Elementen zu reduzieren, wird das erfasste Signal zusätzlich verarbeitet, durch Verwendung der sogenannten "Spinning Current" -Technik, die wir auch in einer integrierten Schaltung realisieren. Wir senden das Design integrierter Schaltkreise an eine der Halbleiterfabriken, die die Siliziumchips an uns zurücksendet. Wir kapseln solche Chips in spezielle Keramikgehäuse. Dann gibt es die Verfahren zum Herstellen eines speziellen dünnen Kabels und zum Verbinden der Sonde mit der externen Elektronik, dann das Entwerfen und Herstellen einer externen Elektronik, die zum Einstellen und Kalibrieren der Schlüsselparameter verwendet wird. Durch Hinzufügen digitaler Elektronik mit einem AD-Wandler, einem Mikrocontroller und einem Display wird ein Teslalameter erstellt, der dem Benutzer das Ergebnis in Tesla oder Gauß liefert. Es sollte auch beachtet werden, dass unser Dreifach-Teslameter derzeit der genaueste Teslameter ist, der auf Hall-Sensoren auf dem Weltmarkt basiert, und dass einer der Kunden, die dieses Produkt verwenden, die Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) ist.

Auf dem internationalen Markt ist Sentronis mit der Marke Senis vertreten. Messkomponenten und -systeme werden in Nis entwickelt und hergestellt. Es ist als Forschungs- und Entwicklungszentrum registriert, daher plant das Unternehmen auch, Ingenieure einzustellen.

- Das Unternehmen hat mehrere strategische Ziele in Bezug auf Technologie. Eines der Pläne ist die Entwicklung neuer Familien integrierter Magnetsensoren. Darüber hinaus werden Instrumente und Maschinen zur Messung von Magnetfeldern weiter verbessert (Entwicklung kryogener Sonden, Kalibrierung großer Felder mit einem supraleitenden Magneten, Entwicklung einer Magnetkamera). Das Problem, mit dem wir weiterhin konfrontiert sind, ist jedoch der Mangel an gutem technischen Personal sowohl in Serbien als auch weltweit. Es ist fast unmöglich, Personen zu profilieren, die sich beispielsweise mit dem Entwurf integrierter Schaltkreise befassen. Eine große Anzahl junger Menschen entscheidet sich heute für IT, dh. mit Software umgehen. Auf der anderen Seite wenden sich einige wenige Menschen der Prozesstechnologie zu, d. H. Hardware. Wenn sich jemand für Hardware entscheidet, ist diese wieder auf digitale Elektronik ausgerichtet. Die Natur ist jedoch nicht digital und eine gewisse Verbindung zwischen der analogen Welt und der digitalen Elektronik ist notwendig. Diese Kopplung wird einerseits durch den Sensor und andererseits durch den Aktuator realisiert. Während in der digitalen Elektronik etwas entweder funktioniert oder nicht funktioniert, ist das Problem in der analogen Elektronik viel komplexer - sagt Marjan Blagojevic.

Milica Banović

Sentronis a.d Niš

Naučno tehnološki park Niš d.o.o. Niš

Prof Dr Radivoje Popovic

Marjan Blagojevic

dreiachsiger Teslameter

Magnetfeld Kartierungsmaschinen

3D Magnetfeldsensor

3D Hall Sensor

Hall Sensor

Magnetwinkelsensor

integrierter Magnetfeldsensor