[其他]二維磁矢量磁敏器件

在審

• 申請號: 101985000003006
• 申請日: 1985-04-11
• 公開（公告）號: CN85103006B
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發明（設計）人: 黃得星;吳南健
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 代理公司: 黑龍江省專利服務中心
• 代理人: 閻德祥

本發明屬于磁電轉換的半導體器件，其結構如圖１所示，在一個硅芯片的相互垂直的兩個方向上，對稱的布置四只長基區磁敏晶體管。這種器件有兩個互相垂直的磁敏感方向，因此，可以檢測二維磁矢量。用其做敏感元件的角度和方位角傳感器是把角度或方位角等非電量轉換成電信號的一種機電傳感器，它與微機配合可以檢測四象限角度和方位角，也可以完成直角坐標與極坐標模擬變換。這種傳感器測角范圍為２π、使用溫度范圍大，而且測角精度與環境溫度無關。

本發明屬于磁電轉換的半導體器件。

目前，在國內外有關磁矢量磁敏器件的報導比較少。

郝德生（Hudson）發明專利“半導體磁電轉換器件”（Hudson：United States Patent Office，3.389.230，1968.6.18.），是具有雙極型晶體管結構的雙集電極磁敏晶體管。該方案的要點在于兩個對稱的集電區隱埋在半導體材料之中，發射區設在表面、位于雙集電極中間;集電區和發射區中間是基區，基區寬度小于載流子擴散長度。

1982年在《傳感器與傳動裝置》（《Sensors and Actuators），Vol.2，№3，P251）上報導了“以雙集電極晶體管結構為基礎的磁矢量傳感器”。此文介紹了由兩個雙集電極晶體管組成的磁矢量磁敏器件。

1983年黃得星在《發明與專利》（№2，P26）上報導了“3CCM型硅磁敏晶體管”。這種磁敏晶體管的發射區、集電區和基極是均設在一個硅芯片上的平行條狀結構，而集電區在發射區和基極中間，它的基區寬度大于載流子擴散長度。因此，也稱它為長基區磁敏晶體管。

本發明是在長基區硅磁敏晶體管的基礎上設計的集成式磁敏器件。它可做為制造二維磁矢量測量裝置、角度和方位角傳感器以及直角坐標與極坐標模擬變換器的磁電轉換器件。

本發明是在一個硅芯片的相互垂直的兩個方向上，對稱地布置四只長基區磁敏晶體管的二維磁矢量磁敏器件，其管芯結構如圖1和圖2所示。圖1是以發射極為中心;在一個硅芯片的相互垂直的x、y軸上，對稱地布置四只長基區磁敏晶體管的結構;圖2是以基極為中心，在一個硅芯片的x、y軸上，對稱地布置四只長基區磁敏晶體管的結構。圖1和圖2中（1）是硅單晶片（即芯片），它的電阻率大于10Ω·cm、晶向為〈111〉的N型或N/P⁺型外延片（或者P型或P/N⁺型外延片）。在圖1和圖2中x、y軸上的（2）、（3）、（4），（2）、（5）、（6），（2）、（7）、（8）和（2）、（9）、（10）為P-N-P型（或者N-P-N型）長基區磁敏晶體管。其中（2）為發射區，（3）、（5）、（7）和（9）為集電區，（4）、（6）、（8）和（10）為基極，（2）、（3）、（5）、（7）、（9）和（11）為P型區，（4）、（6）、（8）和（10）為N型區。如果N-P-N型結構，則（2）、（3）、（5）、（7）、（9）和（11）為N型區，（4）、（6）、（8）和（10）為P型區。圖1和圖2中（12）為發射極e的引線區，（13）為基極b的引線區，（14）、（15）、（16）、（17）為集電極引線區，分別記為C_+x、C_-x、C_+y、C_-y。圖1和圖2中（11）是基極均流平衡電阻R_b。