[发明专利]自供电磁传感器芯片

说明书

自供电磁传感器芯片，包括：磁场探测单元，所述磁场探测单元为磁阻传感器；能量收集单元，所述能量收集单元用于将外部磁场转换为电场，为所述磁场探测单元供电。本发明利用磁电技术，采用可以从外部磁场获取能量并转换为电场的材料制成能量收集单元，由能量收集单元为磁场探测单元供电，使得传感器芯片可以从环境中实现自取能，实现内部的能量闭环，无需额外的电池供电，降低了维护成本。

技术领域

本发明涉及一种磁场传感芯片。

背景技术

随着物联网等新兴领域的快速崛起，传感器技术也得到了飞速发展。磁场作为物质世界的重要组成部分，磁场传感具有重要的技术及经济意义。目前已知的磁场传感技术有磁通门技术、超导量子干涉技术、磁电阻技术和霍尔技术等。由于传感技术朝着集成化、微型化方向发展，霍尔技术和磁电阻技术作为可以集成化的磁传感技术也正在迎来发展的高峰。

无论是霍尔传感器还是磁阻传感器，磁传感器本身作为有源器件，需要稳定的电压源或者电流源来保证其工作。而霍尔技术虽然技术成熟度高，性能及市场表现稳定，但是由于其功耗高，灵敏度相对较低，其市场正在被磁阻传感技术逐步取代。磁阻传感技术虽然能耗较低，但是客观上也需要外加电源来保证其工作状态，尤其是在某些特殊的应用领域，如高压输电线中的电流检测，更换电源的工作十分繁琐，且成本高。如果磁传感器能够从应用环境中获取电能，将极大降低系统的维护成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够从外部环境获取能量，实现自供电的磁传感器芯片。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

自供电磁传感器芯片，包括：磁场探测单元，所述磁场探测单元为磁阻传感器；能量收集单元，所述能量收集单元用于将外部磁场转换为电场，为所述磁场探测单元供电。

更具体的，所述磁阻传感器为TMR传感器或AMR传感器或GMR传感器。

进一步的，所述能量收集单元由磁电复合材料制成。

进一步的，所述磁电复合材料为由铁磁材料和铁电材料复合构成的多铁异质结，所述能量收集单元包括铁磁层和铁电层。

更具体的，所述铁磁层和所述铁电层通过胶粘或外延的方式复合。

更具体的，能量收集单元包括依次设置的铁磁层、铁电层及铁磁层。

更具体的，所述铁磁层由磁致伸缩系数≥50ppm的材料制成。

更具体的，所述铁磁层由FeGaB或CoFeB或CoFe或其合金制成。

更具体的，所述铁电层由压电系数＞500的材料制成。

更具体的，所述铁电层由AlN或PMN-PT单晶或PZN-PT单晶或陶瓷制成。

更具体的，还包括整流电路和储能电路，所述能量收集单元的输出端与所述整流电路相连，所述整流电路的输出端与所述储能电路相连，所述储能电路的输出端与所述磁场探测单元相连。

更具体的，所述储能电路为电容。

更具体的，所述能量收集单元和所述磁场探测单元集成于一电路板上并设置于一芯片封装外壳内。

由以上技术方案可知，本发明利用磁电技术，采用可以从外部磁场获取能量并转换为电场的材料制成能量收集单元，由能量收集单元为磁场探测单元供电，使得传感器芯片可以从环境中实现自取能，实现内部的能量闭环，无需额外的电源供电，降低了维护成本；而且相比于太阳能、风能等取能技术，磁电技术更稳定，更有利于维持测量系统的稳定工作。

附图说明