磁敏集成电路

4．7．4　磁敏集成电路

把霍尔器件和相应的电子电路集成在一个芯片上可以制成霍尔集成电路。目前已生产多种型式的芯片。按其输出功能，可分为开关型和线性型；按其结构和工艺来，可分为双极型和MOS型。

1）开关型霍尔集成电路

图4．51（a）是开关型霍尔集成电路的功能方块图；图4．51（b）是它的磁电特性。由图可见，磁电特性中存在磁滞回差效应，即B由0增长使U_O翻转的B₁值与B递减使U_O翻转的B₂值不相等，有一个回差宽度ΔB，这个回差可以防止电路产生自激振荡。

图4．51　开关型霍尔集成电路

2）霍尔线性集成电路

图4．52（a）是线性霍尔集成电路的功能方块图，它的输出电压UO随外加感应强度B呈线性变化。图4．52（b）是日本松下公司DN835的磁电转换特性。

一般来说，线性集成芯片的乘积灵敏度为4．4×10⁴ V／（A·T），比普通霍尔元件乘积灵敏度高2个数量级。

3）特种霍尔器件

利用离子注入法在高电阻率的砷化稼（GaAs）单晶片表面上制成非常薄的N型GaAs层，然后用光刻、腐蚀等工艺技术可做出超微型霍尔器件，它的尺寸小到只有4μm，同时具有很高的乘积灵敏度，当电源电压较小时约为300V／（A·T），随着电源电压的增加，其乘积灵敏度继续增加，最高可达1 000V／（A·T）。

图4．52　牲尔线性集成电路及其特性

单向霍尔器件也是特种器件之一，它是由两个霍尔片中间隔一个磁阻器件做成的组合霍尔器件。这种器件对一个方向的磁场表现出有磁敏感性，而对相反方向的磁场几乎不呈现磁敏感性，而且单向磁灵敏度比普通霍尔元件大将近1倍。

4）霍尔MOS集成电路

20世纪70年代中期研制生产出MOS型霍尔集成电路，它是利用硅平面工艺把霍尔MOS场效应晶体管和差分放大电路集成在一个芯片上构成的MOS型磁电转换器件。这种集成电路的输出电压可以达到伏级，比单个MOS霍尔器件的灵敏度大2个数量级。

CX736型霍尔MOS集成电路是专为检测交变磁场而设计的芯片。CX722型集成芯片可用于测量模拟磁场的变化，由于该芯片内配置了一对MOS霍尔器件，因此还可以测量所在磁场的不均匀程度。图4．53为CX722型霍尔MOS集成电路的结构。

图4．53　CX722型霍尔MOS集成电路的结构