„Magnetsensoren sind ein wichtiger Bestandteil von Sensorprodukten. Mit der Weiterentwicklung der Magnetsensortechnologie in China werden Vielfalt und Qualität dieser Produkte stetig verbessert, und ihr Einsatz in der Automobilindustrie, der zivilen Messtechnik und anderen weit verbreiteten Anwendungsbereichen steht unmittelbar bevor. Inländische Stromsensoren, Gaußmeter und andere Produkte sind bereits auf dem internationalen Markt angekommen, und der Abstand zu ausländischen Produkten verringert sich rapide.“ Auf dem Symposium der Automation Society, das parallel zur 9. Internationalen Industrieausstellung Nordostchinas im Jahr 2006 stattfand, hielt Professor Sun Rentao vom Shenyang Instrument Science Research Institute einen Vortrag über den nationalen und internationalen Überblick und die Anwendungen von Magnetsensoren. Die Veranstaltung entwickelte sich zu einer wichtigen akademischen Austauschkonferenz zum Thema Magnetsensortechnologie. I. Entwicklungsmerkmale von Magnetsensoren 1. Anwendung der integrierten Schaltungstechnik. Die Technologie integrierter Siliziumschaltungen wird zur Herstellung integrierter Magnetsensoren eingesetzt. 2. Die erfolgreiche Entwicklung der InSb-Dünnschichttechnologie hat zu einem deutlichen Anstieg der Produktionskapazität von Hall-Effekt-Bauelementen und einer signifikanten Kostensenkung geführt. 3. Weitverbreitete Anwendung von Dünnschichten aus stark magnetoiden Legierungen. Verschiedene magnetoresistive Bauelemente sind entstanden und finden breite Anwendung. 4. Forschung und Entwicklung von Mehrschicht-Dünnschichten mit Riesenmagnetowiderstand. Die hohe Empfindlichkeit und Stabilität dieser neuen Bauelemente haben großes Interesse bei Forschern geweckt, die Leseköpfe für hochdichte Datenträger entwickeln. 5. Anwendung amorpher Legierungsmaterialien. Deren Einsatz in Verbindung mit Basisbauelementen hat die Leistung magnetischer Sensoren erheblich verbessert. 6. Entwicklung und Anwendung von Heterostrukturmaterialien aus III-V-Halbleitern. Mittels Epitaxietechnologie werden Heterostrukturen hergestellt, die die Leistung magnetempfindlicher Bauelemente verbessern. II. Aktueller Stand ausländischer Magnetsensoren 1. Gängige Arten ausländischer Magnetsensoren. Hinsichtlich des Marktanteils sind Hall-Elemente und magnetoresistive Elemente nach wie vor die wichtigsten Arten ausländischer Magnetsensoren. In letzter Zeit haben auch Riesenmagnetowiderstandselemente ein gutes Entwicklungspotenzial gezeigt. 2. Repräsentative Hersteller ausländischer Magnetsensoren: · Hall-Elemente: Asahi Kasei (Japan); Toshiba (Japan); Honeywell (USA); Allologro (USA). • Magnetoresistive Bauelemente: Sony (Japan); Philips (Niederlande). 3. Anwendungen ausländischer Magnetsensoren. Das wichtigste Merkmal magnetischer Sensoranwendungen ist die berührungslose Messung. • Hall-Elemente: Magnetfeldmessung, verwendet als Detektionssonden in Gaußmetern (Tesla-Messgeräten). Strommessung, verwendet als Hauptkomponenten in Stromsensoren/-transmittern. Bürstenlose Gleichstrommotoren werden zur Rotorpositionserkennung und zur Bereitstellung von Anregungssignalen verwendet. Integrierte Hall-Effekt-Bauelemente mit Schalter werden zur Drehzahlmessung eingesetzt. • Starkmagnetische Dünnschicht-Magnetoresistive Bauelemente: Wegsensoren, hauptsächlich zur linearen Wegmessung über große Distanzen mit Magnetwaagen. Winkelwegsensoren, hauptsächlich zur Drehwinkelmessung, weit verbreitet in der Automobilindustrie. Impulssignalsensoren, hauptsächlich zur Durchflusserkennung und Drehzahlmessung, z. B. in elektronischen Wasserzählern und Durchflussmessern. • Halbleiter-Magnetoresistive Bauelemente: Hauptsächlich InSb-Magnetoresistive Bauelemente zur Schwachfelderkennung, hauptsächlich zur Falschgelderkennung. Impulsmessung, hauptsächlich zur Drehzahlmessung . III. Aktueller Stand der inländischen Magnetsensoren 1. Gängige Typen und Eigenschaften inländischer Magnetsensoren Nach über 30 Jahren Entwicklung sind inländische Magnetsensoren hinsichtlich der Grundlagenforschung und -entwicklung – abgesehen von der Phase der Riesenmagnetoresistiven Sensoren, in der noch Nachholbedarf besteht – mittlerweile mit ausländischen Produkten vergleichbar. Dies gilt insbesondere für andere gängige Magnetsensoren wie Hall-Elemente und magnetoresistive Elemente. Auch die auf dem Markt erhältlichen inländischen Magnetsensoren sind mit ausländischen Produkten vergleichbar und basieren weiterhin hauptsächlich auf Hall-Elementen und magnetoresistiven Elementen. 2. Führende inländische Hersteller von Magnetsensoren: Hall-Effekt-Sensoren: Institut für Halbleiter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften; Shenyang Instrument Research Institute; Nanjing Zhongxu Microelectronics Co., Ltd. Magnetoresistive Bauelemente: Shenyang Instrument Research Institute (Huibo Spinnes Co., Ltd.) 3. Anwendungen von Magnetsensoren in China: Stromsensoren: In China produzieren und vertreiben zwanzig bis dreißig Unternehmen unterschiedlicher Größe Stromsensoren/-transmitter, darunter das Shenyang Instrument Research Institute (Spinnes Co., Ltd.) und das Southwest Institute of Automation. Der Wettbewerb ist intensiv. Dies ist der älteste, am weitesten verbreitete und am weitesten entwickelte Anwendungsbereich für Magnetsensoren in China. Bürstenlose Gleichstrommotoren: Hierbei werden hauptsächlich InSb-Hall-Effekt-Bauelemente verwendet, vorwiegend zur Rotorpositionserkennung in bürstenlosen Gleichstrommotoren und zur Bereitstellung von Erregungssignalen für die Statorwicklungsstromkommutierung. Der aktuelle Jahresbedarf liegt im dreistelligen Millionenbereich. Der Preis beträgt nur etwa 0,3 RMB. Dies ist der größte Anwendungsbereich für Magnetsensoren, jedoch hat die industrielle Produktion in China noch nicht stattgefunden. Durchflussmessung: Energiesparende Dünnschicht-Magnetoresistive-Bauelemente werden in Durchflussmessern, elektronischen Wasserzählern, elektronischen Gaszählern und anderen Durchflusssensoren eingesetzt. Dieses Produkt wird seit Kurzem von der Spinnes Sensor Technology Co., Ltd. des Shenyang Instrument Research Institute hergestellt und birgt ein beträchtliches Marktpotenzial. Dieser Bereich gilt als vielversprechendstes aufstrebendes Anwendungsgebiet für Magnetsensoren in China und befindet sich derzeit in der Wachstumsphase. Spezialisierte Messgeräte: Gaussmeter werden zur Magnetfeldmessung eingesetzt und finden breite Anwendung in der Produktion und Anwendung magnetischer Materialien. Mehrere chinesische Unternehmen, darunter die Spinnes Sensor Technology Co., Ltd. des Shenyang Instrument Research Institute und die Pädagogische Universität Peking, produzieren diese Instrumente. Die Gaussmeter von Spinnes wurden bereits in großen Mengen in die USA exportiert. Darüber hinaus werden inländische Magnetsensoren auch in Bereichen wie der Drehzahlmessung und der Falschgelderkennung eingesetzt, haben aber noch keine breite Anwendung gefunden. Professor Sun Rentao bedauerte, dass inländische Magnetsensoren noch nicht in der Automobilproduktion eingesetzt werden. IV. Die Kluft zwischen inländischen und ausländischen Magnetsensoren: 1. Geringe Produktionsmengen und hohe Kosten. 2. Mangelnde Stabilität und Zuverlässigkeit einiger Komponenten. 3. Wenige praktische und großflächige Anwendungen, insbesondere im Automobilbereich, der noch weitgehend unerschlossen ist. 4. Langsame Umsetzung wissenschaftlicher Forschungsergebnisse, unzureichende Produktionsbedingungen und fehlende Finanzierung. Fazit: „Die Kluft zwischen inländischen und ausländischen Magnetsensoren hinsichtlich Produktvielfalt, Qualität und Anwendungsbereichen ist unbestreitbar. Wir sehen jedoch auch die Dynamik und Entschlossenheit inländischer Magnetsensoren, den internationalen Markt zu erobern“, sagte Professor Sun. „Wir haben Grund, an unsere eigenen Produkte und an unsere Wissenschaftler und Techniker zu glauben, die unermüdlich an der Entwicklung von Magnetsensoren arbeiten!“ Verwandte Begriffe : • Sensorelement: Der Teil eines Sensors, der die Messgröße direkt erfasst oder darauf reagiert. • Wandler (Element): Der Teil eines Sensors, der die vom Sensorelement erfasste oder darauf reagierende Messgröße in ein elektrisches Signal umwandelt, das zur Übertragung oder Messung geeignet ist. Im Allgemeinen wird das empfindliche Element als „Sensor“ bezeichnet, ein Sensor mit einem Wandler als Wandler. International ist diese Unterscheidung weniger eindeutig. • Magnetsensor: Ein Gerät, das magnetische Signale empfängt und diese nach einer bestimmten Regel in ein nutzbares Ausgangssignal umwandelt. Magnetsensoren haben sich parallel zur Weiterentwicklung magnetischer Messgeräte stetig weiterentwickelt. Die meisten magnetischen Messmethoden wandeln Magnetfeldinformationen in elektrische Signale zur Messung um.