[實用新型]一種用于高強度磁場的單芯片參考橋式磁傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320855470.7
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN203658561U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 詹姆斯·G·迪克
• 申請（專利權）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 李艷;孫仿衛(wèi)

技術領域

本實用新型涉及磁傳感器技術領域，特別涉及一種用于高強度磁場中的單芯片參考橋式磁傳感器。

背景技術

磁傳感器廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)和電子產(chǎn)品中以感應磁場強度來測量電流、位置、方向等物理參數(shù)。在現(xiàn)有技術中，有許多不同類型的傳感器用于測量磁場及其他參數(shù)，例如霍爾（Hall）元件，各向異性磁電阻（Anisotropic?Magnetoresistance,?AMR）元件或巨磁電阻（Giant?Magnetoresistance,?GMR）元件為敏感元件的磁傳感器。

霍爾磁傳感器雖然能在高強度磁場中工作，但靈敏度很低、功耗大、線性度差等缺點。AMR磁感器雖然靈敏度比霍爾傳感器高，但其制造工藝復雜，功耗高，并且不適用于高強度磁場。GMR磁傳感器相比霍爾磁傳感器有更高的靈敏度，但其線性范圍偏低，并且也不適用于高強度磁場。

TMR（Tunnel?MagnetoResistance）磁傳感器是近年來開始工業(yè)應用的新型磁電阻效應傳感器，其利用的是磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應對磁場進行感應，其相對于霍爾磁傳感器、AMR磁傳感器以及GMR磁傳感器具有更高的靈敏度、更低的功耗、更好的線性度以及更寬的工作范圍。但現(xiàn)有的TMR磁傳感器仍然不適用于高強度磁場中工作，并且線性范圍也不夠寬。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的以上問題，提供一種適用于高強度磁場中的單芯片參考橋式磁傳感器。

為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)：

本實用新型提供了一種用于高強度磁場的單芯片參考橋式磁傳感器，該傳感器包括:

一個基片；

至少一個沉積在所述基片上的參考臂，所述參考臂包含有至少一行/列由一個或者至少兩個相同的磁電阻傳感元件電連接構成的參考元件串；

至少一個沉積在所述基片上的感應臂，所述感應臂包含有至少一行/列由一個或者至少兩個相同的磁電阻傳感元件電連接構成的感應元件串；

至少一個衰減器和至少兩個屏蔽結構，所述衰減器與所述屏蔽結構相交錯間隔地排列，所述衰減器和所述屏蔽結構的形狀相同，所述屏蔽結構的寬度和面積分別比所述衰減器的寬度和面積大；

所述參考臂與所述感應臂連接構成一電橋；

每個所述參考元件串上對應設置有一屏蔽結構，每個所述感應元件串上對應設置有一衰減器，所述參考元件串位于所述屏蔽結構的下方或上方，所述感應元件串位于所述衰減器的下方或上方；

所述參考元件串和所述感應元件串的行/列數(shù)相同，并沿縱向或橫向相間隔排布；

所述感應元件串處磁場的增益系數(shù)大于所述參考元件串處磁場的增益系數(shù)。

優(yōu)選的，構成所述參考元件串和構成所述感應元件串的所述磁電阻傳感元件為選自AMR、GMR、TMR傳感元件中的一種。

優(yōu)選的，所述磁電阻傳感元件為GMR自旋閥結構、GMR多層膜結構、TMR自旋閥結構或者TMR三層膜結構。

優(yōu)選的，所述電橋為半橋、全橋或者準橋。

優(yōu)選的，所述感應臂和所述參考臂上的所述磁電阻傳感元件的個數(shù)相同。

優(yōu)選的，每個所述感應元件串與相鄰的所述參考元件串之間均相隔間距L，當所述衰減器的個數(shù)為奇數(shù)時，正中間有兩個所述參考元件串相鄰且兩者之間的間距為2L?，當所述衰減器的個數(shù)為偶數(shù)時，正中間有兩個所述感應元件串相鄰且兩者之間的間距為2L。

優(yōu)選的，所述衰減器的個數(shù)N不少于所述感應元件串的行/列數(shù)，所述屏蔽結構的個數(shù)M不少于所述參考元件串的行/列數(shù)，并且N<M，其中N、M均為正整數(shù)。

優(yōu)選的，所述基片包括了集成電路，或與包括了集成電路的其它基片相連接。

優(yōu)選的，所述集成電路為CMOS、BiCMOS、Bipolar、BCDMOS或SOI，所述參考臂與所述感應臂直接沉積在所述基片的集成電路上面。

優(yōu)選的，所述基片為ASIC芯片，所述ASIC芯片含有偏移電路、增益電路、?校準電路、溫度補償電路和邏輯(logic)電路中的任一種或至少兩種電路。

優(yōu)選的，所述邏輯電路為數(shù)字開關電路或者旋轉角度計算電路。

優(yōu)選的，所述屏蔽結構和所述衰減器的形狀均為沿橫/縱向延伸的長條形陣列。

優(yōu)選的，所述屏蔽結構和所述衰減器的組成材料相同，均為軟鐵磁合金，所述軟鐵磁合金包含有Ni、Fe和Co中的一種元素或至少兩種元素。