在CMOS工艺中,霍尔板通常包括一个n阱层,其使得传感器灵敏度大约为 1OOⅤ/AT。在1mA的偏置电流条件下,地球磁场强度为sOuT(最大)时将获得5uⅤ的霍尔电压。精确地数字化如此小的电压信号是一项极具挑战的任务。此外,由于机械应力、掺杂和光刻工艺的误差,硅基霍尔板通常会有一定的磁场偏置(5~50mT)。尽管这一偏置比地球磁场强度要大得多,但这不会成为主要的问题,其原因是地磁传感器将通过校准步骤来抵消附近铁磁材料对其灵敏度的影响。地磁传感器最主要的问题是磁场偏置漂移,这会引起随时间变化的角度误差。

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   霍尔板的磁场偏置可以通过旋转电流法减小到10uT级,此方法使得霍尔板的偏置电流在一定空间内旋转,同时其输出信号以时间为单位进行平均。这一方法也减小了磁场偏置漂移,但对于地磁传感器应用还不足够,特别是对于低成本塑料封装中出现的机械应力,此方法还无法进一步消除其影响。磁场偏置和漂移也可以通过正交耦合两个以上的霍尔板来解决。本节所讲述的智能传感器系统同时采用了旋转电流技术和4个正交耦合霍尔板来达到可能出现的最小磁场偏置和漂移。

   由于标准的集成电路封装通常包括一定数量的磁性材料,这些材料会在一定 程度上扭曲传感器周围的磁场分布,因此传感器的封装结构成为了又一个挑战。为了避免这一磁场误差,研究者开发了一种特殊的、没有任何磁性材料的封装结构[35]。通过对封装结构的设计,在一块PCB的水平和垂直方向组装上3个传感器

(见图1.10),即实现了电子指南针的制作。