MEMS磁场传感器的设计及测试

陈 洁 秦 明 黄庆安

(东南大学MEMS教育部重点实验室，南京 210096)

磁场传感器广泛用于汽车、轮船和飞机的高精确度导航和定位，能够实现医学生物电检测和疾病检测等，可以获取异常微弱的信号和探索危险以及人类不能够到达的领域.

随着微电子机械系统(micro-electro-mechanical systems，MEMS)的发展，磁场传感器向小型化和微型化发展，不仅降低了制作成本，还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务.和传统器件相比，MEMS磁场传感器具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点.

20世纪后期，磁通门器件和霍尔器件广泛地应用于磁场测量，这些器件尺寸小，可以和CMOS工艺兼容，性价比较高，但是此类器件功耗高，限制了其发展［1］.近年来，随着 MEMS技术的发展，研制出了多种微型化的磁场传感器，如法国的Latorre等［2-4］提出的悬臂梁结构的MEMS磁场传感器，此结构在悬臂梁的根部集成压阻，通过测量压阻的输出得到结构在磁场作用下受洛伦兹力后产生的变形.扭摆式MEMS磁场传感器最早由Eyre等［5］提出，该传感器通过测量在磁场作用下受力后结构扭摆的幅度得到磁场的大小.Sunier等［6］提出的谐振式磁场传感器，受力以后结构谐振频率发生变化，由此实现磁场测量.Brugger等［7-9］提出了一种谐振式磁场传感器，此种传感器包括一个两端有间隙的磁聚能器，制作时需使用软磁材料.上述这些磁场传感器主要用于测量磁场的大小，不能分辨磁场的方向.Allen等……