淺談磁傳感器

人們對磁傳感器并不陌生，中國四大發(fā)明中的指南針就是最早的磁傳感器應用之一。雖然磁傳感器有一千多年的歷史，但他的廣泛應用卻是在二十世紀的電子時(shí)代，其中每一次革命性的發(fā)展都是被一個(gè)極具生命力的應用所驅動(dòng)的。六十年代汽車(chē)的普及和自動(dòng)化，帶動(dòng)了由磁傳感器作為核心的無(wú)需接觸且具有超強可靠性的位置控制和開(kāi)關(guān)控制裝置的發(fā)展，從而使霍耳元件和感應線(xiàn)圈技術(shù)制造的磁傳感器得到大規模生產(chǎn)化，提高了集成度和降低了成本。八十年代電腦開(kāi)始進(jìn)入普通家庭，電腦存儲硬盤(pán)使用的讀寫(xiě)磁頭是一種特殊環(huán)境下的磁傳感器，需求的增加以及對存儲密度的超高追求，使得磁頭在過(guò)去的二十年呈現飛速發(fā)展，也帶動(dòng)了巨磁阻（GMR）和隧道磁阻（TMR）技術(shù)的發(fā)現和各種磁阻類(lèi)磁傳感器的開(kāi)發(fā)和大規模生產(chǎn)。

現在我們正處在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，由智能手機獨領(lǐng)風(fēng)騷的Motion Sensor應用正在開(kāi)啟磁傳感器的又一革命。手機是個(gè)人用品，更換周期快，市場(chǎng)需求比以往更強勁。什么樣的磁傳感器技術(shù)將在這場(chǎng)革命中勝出呢？這是我們都很關(guān)心的問(wèn)題。

首先，我們來(lái)思考一下，運動(dòng)傳感器（Motion Sensor）的應用環(huán)境，在Motion Sensors中磁傳感器主要是用來(lái)測量在地球磁場(chǎng)環(huán)境下的角度，位置以及它們的變化，對磁傳感器的要求是在地球磁場(chǎng)的強度范圍內作1%-2%的精準測量。手機及其他便攜式消費類(lèi)電子產(chǎn)品要求磁傳感器具有低功耗、低成本和微小尺寸。未來(lái)的應用可朝縱深及橫向方向發(fā)展?？v深可以用室內導航作為代表。磁傳感器必須可以測量到在地球磁場(chǎng)下方向一度左右的變化，才能在室內導航中有實(shí)質(zhì)性的影響。因此磁場(chǎng)精確度需好過(guò)1毫高斯。在橫向發(fā)展上以游戲控制為代表，游戲控制需要反應敏捷，速度需要在200赫茲（HZ）左右。

各類(lèi)磁傳感器的檢測磁場(chǎng)范圍

參考圖中各類(lèi)磁傳感器及綜合以上考慮，上海矽?？萍歼x擇各向異性磁阻技術(shù)（AMR）作為我們的物聯(lián)網(wǎng)綜合應用的突破口。選擇各向異性磁阻（AMR）技術(shù)的優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：

1. 各向異性磁阻（AMR）技術(shù)最優(yōu)良性能的磁場(chǎng)范圍是以地球磁場(chǎng)為中心，對于以地球磁場(chǎng)作為基本操作空間的Motion Sensor應用來(lái)說(shuō)，具有廣大的運作空間，無(wú)需像霍耳元件那樣增加聚磁等輔助手段。

2. 各向異性磁阻（AMR）技術(shù)是唯一被驗證，可以達到在地球磁場(chǎng)中測量方向精確度為一度的半導體工藝技術(shù)。其他可達到同樣精度技術(shù)都是無(wú)法與半導體集成的工藝。因此，AMR可與CMOS或MEMS集成在同一硅片上并提供足夠的精確度。

3. AMR技術(shù)只需一層磁性薄膜，工藝簡(jiǎn)單，成本低，不需要昂貴的制造設備，具有成本優(yōu)勢。

4. AMR技術(shù)具有高頻、低噪和高信噪比特性，在能看的的各種應用中尚無(wú)局限性。

上海矽?？萍嫉牡谝豢钚庐a(chǎn)品Q(chēng)MC5983是用于個(gè)人自動(dòng)導航的三軸地磁傳感器。由AMR磁傳感器與ASIC多芯片集成模塊，包含溫度補償，零偏差，12位ADC、自動(dòng)消磁驅動(dòng)等功能，具有高分辨率，可以使指南針精度達到1-2度。QMC5983的尺寸為3.0*3.0*0.9mm3，結口為I2C 或SPI。上海矽?？萍紝⒃诮衲晖瞥龈鄠鞲衅餍庐a(chǎn)品。

物聯(lián)網(wǎng)將為我們打開(kāi)一個(gè)智能社會(huì )，將虛擬的電子世界和現實(shí)世界有機的結合起來(lái)。各種傳感器將在其中起到橋梁作用。傳感器的融合（fusion）和智能軟件是必然方向。上海矽?？萍紝⑴c國內同仁一起努力打造這片新天地。