1.一種單芯片三軸磁傳感器,其特征在于,所述三軸磁傳感器包括:X軸磁傳感器、Y軸磁傳感器、Z軸磁傳感器;
所述X軸磁傳感器、Y軸磁傳感器位于平面內(nèi),Z軸磁傳感器通過惠斯登電橋設(shè)計,Z軸磁傳感器包括四組Z軸磁阻感測元件形成惠斯登電橋;
所述Z軸磁阻感測元件包括Z軸磁阻感測單元和導(dǎo)體單元;將Z軸磁阻感測元件分別布置在設(shè)定傾斜角的斜坡兩側(cè),同時變化Z軸磁阻感測元件的導(dǎo)體單元的取向角度,最終達(dá)到Z軸磁阻感測元件只測量Z方向的磁場分量,而不感應(yīng)X方向、Y方向的磁場分量,無需進(jìn)行額外的運算;
通過半導(dǎo)體工藝制備出所需的斜坡構(gòu)型,將Z軸與X軸、Y軸集成在一顆芯片上,構(gòu)成單芯片的三軸磁傳感器;
所述斜坡分為左右兩側(cè),斜坡左右兩側(cè)的傾斜角相同,為20°~85°;在斜坡的兩側(cè)分布著Z軸磁感測元件的Z軸磁阻感測單元和導(dǎo)體單元;
每組磁感測元件是一個電橋的橋臂,由若干個相同的磁阻感測單元串聯(lián)而成;導(dǎo)體單元與磁阻感測單元成45°角;通過額外設(shè)計的設(shè)置/重置線圈電路,使Z軸磁傳感器上半部分的兩個橋臂的Z軸磁阻感測單元的初始磁化方向沿著X軸正方向,而下半部分的兩個橋臂的Z軸磁阻感測單元的初始磁化方向沿著X軸負(fù)方向;通過調(diào)節(jié)導(dǎo)體單元的取向、Z軸磁阻感測單元的初始磁化方向和Z軸磁阻感測元件在斜坡的位置來得到一個只感測垂直方向磁場而不感測水平方向磁場的Z軸磁傳感器;
在斜坡的兩側(cè)以及斜坡相連的基體平面分布著磁感測元件的磁阻感測單元和導(dǎo)體單元;在與斜坡相連的基體平面上也分布著磁感測元件的磁阻感測單元和導(dǎo)體單元,Z軸磁阻感測單元和導(dǎo)體單元的夾角也是45°;斜坡上的Z軸磁阻感測單元將Z方向的磁場部分轉(zhuǎn)換到基體平面內(nèi),通過位于基體平面內(nèi)的磁阻感測單元測量這部分轉(zhuǎn)換后的信號;以增加Z軸磁傳感器的靈敏度;
通過組合變化磁阻感測單元和導(dǎo)體單元的夾角以及磁阻感測單元和導(dǎo)體單元在斜坡上的位置,構(gòu)成只感測垂直方向磁場而不感測水平方向磁場的Z軸磁傳感器;抵消工藝不均勻性的影響,提升三軸磁傳感器的性能和良率。
2.一種單芯片三軸磁傳感器,其特征在于,所述三軸磁傳感器包括:X軸磁傳感器、Y軸磁傳感器、Z軸磁傳感器;
所述X軸磁傳感器、Y軸磁傳感器位于平面內(nèi),Z軸磁傳感器通過布置在斜坡兩側(cè)以及與斜坡相連的基體平面的Z軸磁阻感測單元和導(dǎo)體單元,同時調(diào)整Z軸磁阻感測單元的初始磁化方向、導(dǎo)體單元的取向以及磁阻感測單元和導(dǎo)體單元在斜坡上的位置,達(dá)到只感測垂直方向磁場而不感測水平方向磁場的Z軸磁傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單芯片三軸磁傳感器,其特征在于:
Z軸通過惠斯登電橋設(shè)計,將Z軸磁阻感測元件分別布置在設(shè)定傾斜角的斜坡兩側(cè),同時變化Z軸磁阻感測元件的導(dǎo)體單元的取向角度,最終達(dá)到Z軸磁傳感器元件只測量Z方向的磁場分量,而不感應(yīng)X、Y方向的磁場分量,無需進(jìn)行額外的運算;
通過半導(dǎo)體工藝制備出所需的斜坡構(gòu)型,將Z軸與X、Y軸集成在一顆芯片上,構(gòu)成單芯片的三軸磁傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單芯片三軸磁傳感器,其特征在于:
所述Z軸磁傳感器通過惠斯登電橋設(shè)計,Z軸磁傳感器包括四組Z軸磁阻感測元件形成惠斯登電橋;
所述Z軸磁阻感測元件包括Z軸磁阻感測單元和導(dǎo)體單元;將Z軸磁阻感測元件分別布置在設(shè)定傾斜角的斜坡兩側(cè),同時變化Z軸磁阻感測元件的導(dǎo)體單元的取向角度,最終達(dá)到Z軸磁阻感測元件只測量Z方向的磁場分量,而不感應(yīng)X方向、Y方向的磁場分量,無需進(jìn)行額外的運算。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單芯片三軸磁傳感器,其特征在于:
通過半導(dǎo)體工藝制備出所需的斜坡構(gòu)型,將Z軸與X軸、Y軸集成在一顆芯片上,構(gòu)成單芯片的三軸磁傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單芯片三軸磁傳感器,其特征在于:
所述斜坡分為左右兩側(cè),斜坡左右兩側(cè)的傾斜角相同,為20°~85°;在斜坡的兩側(cè)分布著Z軸磁感測元件的Z軸磁阻感測單元和導(dǎo)體單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單芯片三軸磁傳感器,其特征在于:
每組磁感測元件是一個電橋的橋臂,由若干個相同的磁阻感測單元串聯(lián)而成;導(dǎo)體單元與磁阻感測單元成45°角;通過額外設(shè)計的設(shè)置/重置線圈電路,使Z軸磁傳感器上半部分的兩個橋臂的Z軸磁阻感測單元的初始磁化方向沿著X軸正方向,而下半部分的兩個橋臂的Z軸磁阻感測單元的初始磁化方向沿著X軸負(fù)方向;通過調(diào)節(jié)導(dǎo)體單元的取向、Z軸磁阻感測單元的初始磁化方向和Z軸磁阻感測元件在斜坡的位置來得到一個只感測垂直方向磁場而不感測水平方向磁場的Z軸磁傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單芯片三軸磁傳感器,其特征在于:
在斜坡的兩側(cè)以及斜坡相連的基體平面分布著磁感測元件的磁阻感測單元和導(dǎo)體單元;在與斜坡相連的基體平面上也分布著磁感測元件的磁阻感測單元和導(dǎo)體單元,Z軸磁阻感測單元和導(dǎo)體單元的夾角也是45°;斜坡上的Z軸磁阻感測單元將Z方向的磁場部分轉(zhuǎn)換到基體平面內(nèi),通過位于基體平面內(nèi)的磁阻感測單元測量這部分轉(zhuǎn)換后的信號,以增加Z軸磁傳感器的靈敏度。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單芯片三軸磁傳感器,其特征在于:
通過組合變化磁阻感測單元和導(dǎo)體單元的夾角以及磁阻感測單元和導(dǎo)體單元在斜坡上的位置,構(gòu)成只感測垂直方向磁場而不感測水平方向磁場的Z軸磁傳感器;抵消工藝不均勻性的影響,提升三軸磁傳感器的性能和良率。