[其他]二維磁矢量磁敏器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000003006
• 申請(qǐng)日: 1985-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN85103006B
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃得星;吳南健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黑龍江大學(xué)
• 代理公司: 黑龍江省專利服務(wù)中心
• 代理人: 閻德祥

本發(fā)明屬于磁電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體器件，其結(jié)構(gòu)如圖１所示，在一個(gè)硅芯片的相互垂直的兩個(gè)方向上，對(duì)稱的布置四只長基區(qū)磁敏晶體管。這種器件有兩個(gè)互相垂直的磁敏感方向，因此，可以檢測二維磁矢量。用其做敏感元件的角度和方位角傳感器是把角度或方位角等非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種機(jī)電傳感器，它與微機(jī)配合可以檢測四象限角度和方位角，也可以完成直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)模擬變換。這種傳感器測角范圍為２π、使用溫度范圍大，而且測角精度與環(huán)境溫度無關(guān)。

本發(fā)明屬于磁電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體器件。

目前，在國內(nèi)外有關(guān)磁矢量磁敏器件的報(bào)導(dǎo)比較少。

郝德生（Hudson）發(fā)明專利“半導(dǎo)體磁電轉(zhuǎn)換器件”（Hudson：United States Patent Office，3.389.230，1968.6.18.），是具有雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的雙集電極磁敏晶體管。該方案的要點(diǎn)在于兩個(gè)對(duì)稱的集電區(qū)隱埋在半導(dǎo)體材料之中，發(fā)射區(qū)設(shè)在表面、位于雙集電極中間;集電區(qū)和發(fā)射區(qū)中間是基區(qū)，基區(qū)寬度小于載流子擴(kuò)散長度。

1982年在《傳感器與傳動(dòng)裝置》（《Sensors and Actuators），Vol.2，№3，P251）上報(bào)導(dǎo)了“以雙集電極晶體管結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的磁矢量傳感器”。此文介紹了由兩個(gè)雙集電極晶體管組成的磁矢量磁敏器件。

1983年黃得星在《發(fā)明與專利》（№2，P26）上報(bào)導(dǎo)了“3CCM型硅磁敏晶體管”。這種磁敏晶體管的發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基極是均設(shè)在一個(gè)硅芯片上的平行條狀結(jié)構(gòu)，而集電區(qū)在發(fā)射區(qū)和基極中間，它的基區(qū)寬度大于載流子擴(kuò)散長度。因此，也稱它為長基區(qū)磁敏晶體管。

本發(fā)明是在長基區(qū)硅磁敏晶體管的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的集成式磁敏器件。它可做為制造二維磁矢量測量裝置、角度和方位角傳感器以及直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)模擬變換器的磁電轉(zhuǎn)換器件。

本發(fā)明是在一個(gè)硅芯片的相互垂直的兩個(gè)方向上，對(duì)稱地布置四只長基區(qū)磁敏晶體管的二維磁矢量磁敏器件，其管芯結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。圖1是以發(fā)射極為中心;在一個(gè)硅芯片的相互垂直的x、y軸上，對(duì)稱地布置四只長基區(qū)磁敏晶體管的結(jié)構(gòu);圖2是以基極為中心，在一個(gè)硅芯片的x、y軸上，對(duì)稱地布置四只長基區(qū)磁敏晶體管的結(jié)構(gòu)。圖1和圖2中（1）是硅單晶片（即芯片），它的電阻率大于10Ω·cm、晶向?yàn)椤?11〉的N型或N/P⁺型外延片（或者P型或P/N⁺型外延片）。在圖1和圖2中x、y軸上的（2）、（3）、（4），（2）、（5）、（6），（2）、（7）、（8）和（2）、（9）、（10）為P-N-P型（或者N-P-N型）長基區(qū)磁敏晶體管。其中（2）為發(fā)射區(qū)，（3）、（5）、（7）和（9）為集電區(qū)，（4）、（6）、（8）和（10）為基極，（2）、（3）、（5）、（7）、（9）和（11）為P型區(qū)，（4）、（6）、（8）和（10）為N型區(qū)。如果N-P-N型結(jié)構(gòu)，則（2）、（3）、（5）、（7）、（9）和（11）為N型區(qū)，（4）、（6）、（8）和（10）為P型區(qū)。圖1和圖2中（12）為發(fā)射極e的引線區(qū)，（13）為基極b的引線區(qū)，（14）、（15）、（16）、（17）為集電極引線區(qū)，分別記為C_+x、C_-x、C_+y、C_-y。圖1和圖2中（11）是基極均流平衡電阻R_b。