專利名稱：一種傳感器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感器芯片，其屬于霍爾效應(yīng)傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁敏傳感器，可檢測磁場中的磁通密 度量，因此其可在各種與磁場有關(guān)的場合中應(yīng)用，例如檢測位置和運動，檢測電流和功率。采用載流子遷移率高的特殊半導(dǎo)體材料如^Sb來制作霍爾感應(yīng)片，以使得霍爾 元件在較低的自身功耗下具有較高的靈敏度，是最容易被想到的方法。然而這卻與現(xiàn)有 的硅基單片集成這一系統(tǒng)和電路的發(fā)展方向背道而馳，從而使得傳感器的制造成本大大提 尚ο目前硅基集成電路制造工藝已發(fā)展得相當(dāng)成熟，采用硅基工藝制造的各種中、大 規(guī)模模擬、數(shù)字以及混合信號集成電路產(chǎn)品的性能都相當(dāng)穩(wěn)定，因此制造將霍爾元件與信 號處理電路集成在一起的單片式霍爾集成傳感器也大多是立足于現(xiàn)有的各種硅基集成電 路制造工藝。從市場來看，上述廠家的霍爾電路主流產(chǎn)品是開關(guān)型的，主要用于散熱風(fēng)扇，線性 霍爾并不多，因此本項目產(chǎn)品將開拓霍爾電路的新領(lǐng)域。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種傳感器芯片。該傳感 器芯片應(yīng)在下述性能方面具有明顯優(yōu)勢1)優(yōu)異的溫度特性，在-40°C到+125°C的全溫度 范圍內(nèi)，輸出電壓等變化不超過^)。2)高可靠性，內(nèi)置各種保護電路，使得電路在高溫，高 壓等惡劣環(huán)境下不致于損壞。3)低輸出噪聲，抗干擾能力強。4)結(jié)構(gòu)緊湊，芯片面積小，成 本低，具有很強的市場競爭力。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種傳感器芯片，它主要采用霍爾 感應(yīng)器、霍爾信號放大器、輸出預(yù)驅(qū)動電路和過電壓保護電路進行電連接。所述霍爾感應(yīng)器 依靠永久磁鐵或電磁鐵的磁場作用，使得霍爾感應(yīng)器產(chǎn)生一個輸出信號，而且該輸出信號 隨著磁場的強弱而成比例地線性變化，根據(jù)輸出信號的大小來檢測永久磁鐵或電磁鐵的位 置，輸出采用有效抑制噪聲的線性電流源模式。所述霍爾信號放大器與輸出預(yù)驅(qū)動電路設(shè)有一個提供小電流恒流源的偏置電路。所述霍爾信號放大器采用一個雙端輸入、單端輸出的差分放大器。所述輸出預(yù)驅(qū)動電路采用一個電流模式的驅(qū)動電路。上述的電路是一塊電磁轉(zhuǎn)換電路，用以檢測系統(tǒng)中磁場的輕微變化。在無磁場時 (B=OGS),輸出電壓約為電源電壓的二分之一，當(dāng)磁場的南極靠近電路的正面時，輸出電壓 將上升；反之，當(dāng)磁場的北極靠近電路的正面時，輸出電壓將下降。上升或下降的幅度與所 加的磁場是對稱的。設(shè)計要求在電源電壓為6V時，該電路的磁場靈敏度最大。在磁場的交 變頻率較高的場合下使用，可以將輸出信號通過電容耦合到下級放大器放大。[0012]本實用新型的有益效果是這種傳感器芯片的霍爾感應(yīng)器依靠永久磁鐵或電磁鐵 的磁場作用，使霍爾感應(yīng)器產(chǎn)生一個輸出信號，該輸出信號隨著磁場的強弱而成比例地線 性變化，根據(jù)輸出信號的大小來檢測永久磁鐵或電磁鐵的位置，輸出采用有效抑制噪聲的 線性電流源模式。該芯片具有輸出噪聲低的特點，不再需要采用外部濾波。它還內(nèi)含有薄 膜式電阻，能提高溫度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。其工作溫度范圍為-40°C至100°C，適用于各種 民用、商業(yè)及工業(yè)環(huán)境條件。外型小、靜態(tài)電流低(5V下典型值為3. 5mA)、電磁轉(zhuǎn)換靈敏度高、單一電流源輸 出、輸出噪聲低、南北極磁場都能響應(yīng)等。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是一種傳感器芯片原理圖。圖2是偏置及霍爾信號發(fā)生器的電路圖。圖3是霍爾信號放大器及輸出預(yù)驅(qū)動電路圖。
具體實施方式
圖1、2、3示出了一種傳感器芯片的原理圖和電路圖。從圖中可見，這種傳感器芯 片由霍爾感應(yīng)器、霍爾信號放大器、輸出預(yù)驅(qū)動、過電壓保護等部分組成。傳感器芯片采用的主要技術(shù)方案是依靠永久磁鐵或電磁鐵的磁場作用到霍爾感 應(yīng)器，使得霍爾感應(yīng)器產(chǎn)生一個信號，而且該信號隨著磁場的強弱而成比例地線性變化，由 于不同的位置磁場強弱不同，從而可以根據(jù)輸出信號的大小起到對位置的檢測作用。輸出 采用線性電流源模式以有效抑制噪聲。傳感器芯片主要應(yīng)用于電流傳感、電動機控制、位置傳感、磁碼讀數(shù)、旋轉(zhuǎn)編碼 器、鐵金屬探測器、振動傳感、液位傳感、重量傳感等領(lǐng)域。該電路是一塊電磁轉(zhuǎn)換電路，用以檢測系統(tǒng)中磁場的輕微變化。在無磁場時 (B=OGS),輸出電壓約為電源電壓的二分之一，當(dāng)磁場的南極靠近電路的正面(標(biāo)記面)時， 輸出電壓將上升；反之，當(dāng)磁場的北極靠近電路的正面(標(biāo)記面)時，輸出電壓將下降。上升 或下降的幅度與所加的磁場是對稱的。設(shè)計要求在電源電壓為6V時，該電路的磁場靈敏度最大，但對稱性有所下降，電 源電流也會增大，因此相應(yīng)的使用成本將增大。除非在必須提高輸出幅度的場合，一般情況 下不推薦這樣使用。在磁場的交變頻率較高的場合下使用，可以將輸出信號通過電容耦合 到下級放大器放大。該電路具有輸出噪聲低的特點，不再需要采用外部濾波。它還內(nèi)含有薄膜式電 阻，能提高溫度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。其工作溫度范圍為-40°C至100°C，適用于各種民用、商 業(yè)及工業(yè)環(huán)境條件。該電路還具有以下特點外型小(封裝型式為T0-92S)、靜態(tài)電流低(5V下典型值 為3. 5mA)、電磁轉(zhuǎn)換靈敏度高、單一電流源輸出、輸出噪聲低、南北極磁場都能響應(yīng)等等。產(chǎn)品特性參數(shù)(VCC=5V,Ta=25°C )
權(quán)利要求1.一種傳感器芯片，它主要采用霍爾感應(yīng)器、霍爾信號放大器、輸出預(yù)驅(qū)動電路和過電 壓保護電路進行電連接，其特征在于所述霍爾感應(yīng)器依靠永久磁鐵或電磁鐵的磁場作用， 使霍爾感應(yīng)器產(chǎn)生一個輸出信號，該輸出信號隨著磁場的強弱而成比例地線性變化，根據(jù) 輸出信號的大小來檢測永久磁鐵或電磁鐵的位置，輸出采用有效抑制噪聲的線性電流源模 式。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感器芯片，其特征在于所述霍爾信號放大器與輸出預(yù) 驅(qū)動電路設(shè)有一個提供小電流恒流源的偏置電路。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感器芯片，其特征在于所述霍爾信號放大器采用一個 雙端輸入、單端輸出的差分放大器。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感器芯片，其特征在于所述輸出預(yù)驅(qū)動電路采用一個 電流模式的驅(qū)動電路。
專利摘要一種傳感器芯片，其屬于霍爾效應(yīng)傳感器技術(shù)領(lǐng)域。這種傳感器芯片的霍爾感應(yīng)器依靠永久磁鐵或電磁鐵的磁場作用，使霍爾感應(yīng)器產(chǎn)生一個輸出信號，該輸出信號隨著磁場的強弱而成比例地線性變化，根據(jù)輸出信號的大小來檢測永久磁鐵或電磁鐵的位置，輸出采用有效抑制噪聲的線性電流源模式。該芯片具有輸出噪聲低的特點，不再需要采用外部濾波。它還內(nèi)含有薄膜式電阻，能提高溫度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。其工作溫度范圍為-40℃至100℃，適用于各種民用、商業(yè)及工業(yè)環(huán)境條件。外型小、靜態(tài)電流低(5V下典型值為3.5mA)、電磁轉(zhuǎn)換靈敏度高、單一電流源輸出、輸出噪聲低、南北極磁場都能響應(yīng)等。
文檔編號G01D5/14GK201909634SQ20102065468
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月11日
發(fā)明者于淑鵬 申請人:大連科發(fā)傳感器有限公司