[發明專利]一種二維磁場傳感器

有效

• 申請號: 201810654001.6
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108717169B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 錢正洪;白茹
• 申請（專利權）人: 錢正洪;白茹
• 主分類號: G01R33/04
• 分類號: G01R33/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明涉及一種二維磁場傳感器。本發明包括磁通引導器。磁通引導器設置在襯底上，磁通引導器外部框架為環形或半環形結構，根據對稱軸將磁通引導器分為兩個或四個區域；每個區域均開有磁敏電阻放置間隙。每個區域設置有一對磁敏電阻，磁敏電阻均設置在襯底上，一個磁敏電阻被磁通引導器覆蓋，另一磁敏電阻設置在磁敏電阻放置間隙內。對角兩個區域的兩對磁敏電阻分別連成兩組惠斯通電橋結構。本發明為單芯集成，可集成度高。利用磁通引導器間隙中的磁敏電阻以及被磁通引導器覆蓋的磁敏電阻構成兩組惠斯通電橋結構形成差分輸出，相對比以往的二維磁場傳感器具有更高的精度、抗干擾能力強、更易于小型化、集成化，同時雙電橋可有效的抑制溫漂。

技術領域

本發明屬于磁傳感器領域，涉及一種二維磁場傳感器。

背景技術

早先的磁場傳感器，是伴隨測磁儀器的進步而逐步發展的，隨著信息產業、工業自動化、交通運輸、電力電子技術、辦公自動化、家用電器、醫療儀器等等的飛速發展和電子計算機應用的普及，磁場傳感器的需求不斷增大，隨著微電子技術的發展，磁場傳感器朝著小型化、集成化和智能化的方向發展，進而對磁場傳感器的性能要求也不斷提高。

現有的可進行二維磁場測量的傳感器主要是通過在測量平面上安裝兩個正交的磁傳感器來分別獲取兩個維度的磁場強度；專利號為02147304.8的專利中描述了一種二維磁性傳感器，它包括用于檢測外部磁場的第一坐標軸向成分而配設的第一MI元件、用于檢測外部磁場的第二坐標軸向成分而配設的第二MI元件和集成電路；這種磁場傳感器會給測量系統帶來誤差，且占據較大空間，同時，這種結構需要將兩個芯片通過封裝來實現，不利于集成。還有一種測量二維磁場的方法是通過兩個磁隧道結傳感器來測量，其中第一磁隧道結傳感器包括第一被釘扎層和在第一被釘扎層上形成的第一感測元件，第二磁隧道結傳感器包括第二被釘扎層和在第二被釘扎層上形成的并且與第一感測元件正交的第二感測元件；這種設計存在工藝復雜、實現較困難等問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種二維磁場傳感器。

本發明包括磁通引導器。磁通引導器設置在襯底上，磁通引導器外部框架為方環形或圓環形結構，兩條對角線或兩條垂直的對稱軸將磁通引導器分為四個區域；每個區域均開有磁敏電阻放置間隙。每個區域設置有一對磁敏電阻，磁敏電阻均設置在襯底上，一個磁敏電阻被磁通引導器覆蓋，另一磁敏電阻設置在磁敏電阻放置間隙內。

對角兩個區域的兩對磁敏電阻分別連成兩組惠斯通電橋結構。

本發明中磁通引導器外部框架還可以為水平方向或垂直方向對稱的半環形結構，對稱軸將磁通引導器分為兩個區域；每個區域均開有磁敏電阻放置間隙。每個區域設置有一對磁敏電阻，磁敏電阻均設置在襯底上，一個磁敏電阻被磁通引導器覆蓋，另一磁敏電阻設置在磁敏電阻放置間隙內。同一區域的一對磁敏電阻連成惠斯通電橋半橋結構。

所述的磁敏電阻放置間隙的兩邊與切邊呈大于0°小于90°的傾斜角；

所述的磁通引導器誘導平面磁場通過磁通引導器的兩個間隙或四個間隙，間隙中的磁敏電阻感受到通過間隙的磁場分量，磁電阻隨外場發生改變，而被磁通引導器覆蓋的磁敏電阻由于被軟磁屏蔽，故磁電阻不隨外場改變，磁通引導器的間隙中的磁敏電阻以及被磁通引導器覆蓋的磁敏電阻組成兩對惠斯通電橋形成差分輸出，從而實現對二維磁場的測量。

所述的磁敏電阻由同種材料組成，為各向異性磁電阻、巨磁電阻、磁隧道結電阻。

同一區域內，所述的磁敏電阻的傾斜角度與磁敏電阻放置間隙的傾斜角度相同，磁敏電阻的兩邊與間隙的切邊平行。

所述的磁通引導器選用軟磁材料。