[其他]二维磁矢量磁敏器件

说明书

本发明属于磁电转换的半导体器件，其结构如图１所示，在一个硅芯片的相互垂直的两个方向上，对称的布置四只长基区磁敏晶体管。这种器件有两个互相垂直的磁敏感方向，因此，可以检测二维磁矢量。用其做敏感元件的角度和方位角传感器是把角度或方位角等非电量转换成电信号的一种机电传感器，它与微机配合可以检测四象限角度和方位角，也可以完成直角坐标与极坐标模拟变换。这种传感器测角范围为２π、使用温度范围大，而且测角精度与环境温度无关。

本发明属于磁电转换的半导体器件。

目前，在国内外有关磁矢量磁敏器件的报导比较少。

郝德生（Hudson）发明专利“半导体磁电转换器件”（Hudson：United States Patent Office，3.389.230，1968.6.18.），是具有双极型晶体管结构的双集电极磁敏晶体管。该方案的要点在于两个对称的集电区隐埋在半导体材料之中，发射区设在表面、位于双集电极中间;集电区和发射区中间是基区，基区宽度小于载流子扩散长度。

1982年在《传感器与传动装置》（《Sensors and Actuators），Vol.2，№3，P251）上报导了“以双集电极晶体管结构为基础的磁矢量传感器”。此文介绍了由两个双集电极晶体管组成的磁矢量磁敏器件。

1983年黄得星在《发明与专利》（№2，P26）上报导了“3CCM型硅磁敏晶体管”。这种磁敏晶体管的发射区、集电区和基极是均设在一个硅芯片上的平行条状结构，而集电区在发射区和基极中间，它的基区宽度大于载流子扩散长度。因此，也称它为长基区磁敏晶体管。

本发明是在长基区硅磁敏晶体管的基础上设计的集成式磁敏器件。它可做为制造二维磁矢量测量装置、角度和方位角传感器以及直角坐标与极坐标模拟变换器的磁电转换器件。

本发明是在一个硅芯片的相互垂直的两个方向上，对称地布置四只长基区磁敏晶体管的二维磁矢量磁敏器件，其管芯结构如图1和图2所示。图1是以发射极为中心;在一个硅芯片的相互垂直的x、y轴上，对称地布置四只长基区磁敏晶体管的结构;图2是以基极为中心，在一个硅芯片的x、y轴上，对称地布置四只长基区磁敏晶体管的结构。图1和图2中（1）是硅单晶片（即芯片），它的电阻率大于10Ω·cm、晶向为〈111〉的N型或N/P⁺型外延片（或者P型或P/N⁺型外延片）。在图1和图2中x、y轴上的（2）、（3）、（4），（2）、（5）、（6），（2）、（7）、（8）和（2）、（9）、（10）为P-N-P型（或者N-P-N型）长基区磁敏晶体管。其中（2）为发射区，（3）、（5）、（7）和（9）为集电区，（4）、（6）、（8）和（10）为基极，（2）、（3）、（5）、（7）、（9）和（11）为P型区，（4）、（6）、（8）和（10）为N型区。如果N-P-N型结构，则（2）、（3）、（5）、（7）、（9）和（11）为N型区，（4）、（6）、（8）和（10）为P型区。图1和图2中（12）为发射极e的引线区，（13）为基极b的引线区，（14）、（15）、（16）、（17）为集电极引线区，分别记为C_+x、C_-x、C_+y、C_-y。图1和图2中（11）是基极均流平衡电阻R_b。