[发明专利]一种二维磁场传感器

说明书

本发明涉及一种二维磁场传感器。本发明包括磁通引导器。磁通引导器设置在衬底上，磁通引导器外部框架为环形或半环形结构，根据对称轴将磁通引导器分为两个或四个区域；每个区域均开有磁敏电阻放置间隙。每个区域设置有一对磁敏电阻，磁敏电阻均设置在衬底上，一个磁敏电阻被磁通引导器覆盖，另一磁敏电阻设置在磁敏电阻放置间隙内。对角两个区域的两对磁敏电阻分别连成两组惠斯通电桥结构。本发明为单芯集成，可集成度高。利用磁通引导器间隙中的磁敏电阻以及被磁通引导器覆盖的磁敏电阻构成两组惠斯通电桥结构形成差分输出，相对比以往的二维磁场传感器具有更高的精度、抗干扰能力强、更易于小型化、集成化，同时双电桥可有效的抑制温漂。

技术领域

本发明属于磁传感器领域，涉及一种二维磁场传感器。

背景技术

早先的磁场传感器，是伴随测磁仪器的进步而逐步发展的，随着信息产业、工业自动化、交通运输、电力电子技术、办公自动化、家用电器、医疗仪器等等的飞速发展和电子计算机应用的普及，磁场传感器的需求不断增大，随着微电子技术的发展，磁场传感器朝着小型化、集成化和智能化的方向发展，进而对磁场传感器的性能要求也不断提高。

现有的可进行二维磁场测量的传感器主要是通过在测量平面上安装两个正交的磁传感器来分别获取两个维度的磁场强度；专利号为02147304.8的专利中描述了一种二维磁性传感器，它包括用于检测外部磁场的第一坐标轴向成分而配设的第一MI元件、用于检测外部磁场的第二坐标轴向成分而配设的第二MI元件和集成电路；这种磁场传感器会给测量系统带来误差，且占据较大空间，同时，这种结构需要将两个芯片通过封装来实现，不利于集成。还有一种测量二维磁场的方法是通过两个磁隧道结传感器来测量，其中第一磁隧道结传感器包括第一被钉扎层和在第一被钉扎层上形成的第一感测元件，第二磁隧道结传感器包括第二被钉扎层和在第二被钉扎层上形成的并且与第一感测元件正交的第二感测元件；这种设计存在工艺复杂、实现较困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种二维磁场传感器。

本发明包括磁通引导器。磁通引导器设置在衬底上，磁通引导器外部框架为方环形或圆环形结构，两条对角线或两条垂直的对称轴将磁通引导器分为四个区域；每个区域均开有磁敏电阻放置间隙。每个区域设置有一对磁敏电阻，磁敏电阻均设置在衬底上，一个磁敏电阻被磁通引导器覆盖，另一磁敏电阻设置在磁敏电阻放置间隙内。

对角两个区域的两对磁敏电阻分别连成两组惠斯通电桥结构。

本发明中磁通引导器外部框架还可以为水平方向或垂直方向对称的半环形结构，对称轴将磁通引导器分为两个区域；每个区域均开有磁敏电阻放置间隙。每个区域设置有一对磁敏电阻，磁敏电阻均设置在衬底上，一个磁敏电阻被磁通引导器覆盖，另一磁敏电阻设置在磁敏电阻放置间隙内。同一区域的一对磁敏电阻连成惠斯通电桥半桥结构。

所述的磁敏电阻放置间隙的两边与切边呈大于0°小于90°的倾斜角；

所述的磁通引导器诱导平面磁场通过磁通引导器的两个间隙或四个间隙，间隙中的磁敏电阻感受到通过间隙的磁场分量，磁电阻随外场发生改变，而被磁通引导器覆盖的磁敏电阻由于被软磁屏蔽，故磁电阻不随外场改变，磁通引导器的间隙中的磁敏电阻以及被磁通引导器覆盖的磁敏电阻组成两对惠斯通电桥形成差分输出，从而实现对二维磁场的测量。

所述的磁敏电阻由同种材料组成，为各向异性磁电阻、巨磁电阻、磁隧道结电阻。

同一区域内，所述的磁敏电阻的倾斜角度与磁敏电阻放置间隙的倾斜角度相同，磁敏电阻的两边与间隙的切边平行。

所述的磁通引导器选用软磁材料。