抽象的

該技術文章介紹了單片式磁傳感器集成電路（IC），其操作，并說明了其如何使用一種稱為動態正交偏移消除的技術。偏置電壓及其溫度漂移和產品擴散通常會降低磁性霍爾傳感器IC的零電平穩定性和再現性，可以使用單個霍爾板和用于周期性排列電源和輸出觸點對的開關裝置來降低偏置電壓及其溫度漂移和產品擴散。本工作描述了具有±0.1 T滿量程的基于斬波器的5 V單片式線性霍爾傳感器IC，其中該動態板偏移消除技術已與具有成本效益的信號調節器一起使用。該器件使用2 μm常規BiCMOS工藝和尺寸為1.5×1.5 mm的最終芯片進行了集成，圖3顯示了在使用3針塑料封裝進行包裝后，殘留偏移量與生產差異以及溫度引起的漂移比當前使用的多板DC正交抵消方法小了五到十倍。該設備不需要外部組件，并且輸出不含HF殘留物。

介紹

整體式磁傳感器IC通常使用Si霍爾元件，該元件易于與放大或處理產生的較低電壓所需的放大器或信號調節器電路集成在一起。霍爾效應，其特性和應用已在文獻中廣泛討論。可以在Baltes和Popovic的著作中找到許多參考文獻的出色回顧。

最簡單的霍爾元件使用一塊正方形板，例如采用雙極或BiCMOS工藝制成的Epi-pocket，帶有兩對正交取向的觸點，如圖1所示。當在一對觸點（例如，a，c）上施加電源電壓Vs時，垂直于極板的磁通密度B會在另一對觸點b，d上產生電壓VH，從而：

其中Sv是每單位電源電壓的霍爾元件靈敏度。VH?B×Vs給出的靈敏度，其中T（特斯拉； 1 T = 1×104高斯）是磁通密度（感應）的米·千克·秒（mks）單位，大約是一個常數參數，僅取決于硅層的遷移率以及板和接觸的幾何形狀。Sv的典型值在0.04至0.08之間，這意味著，對于典型的5V電源和最小磁通密度1 mT，輸出電壓為200至400 μV。

圖1基本霍爾板

在所有直流應用中，能夠通過此類極板精確測量的最小磁通密度取決于B = 0時極板輸出觸點上出現的偏移電壓Vop。從電氣角度來看，極板會因電阻而顯示出不可避免的失衡梯度，幾何不對稱，壓阻效應等，產生不可忽略的失調電壓。由于極板偏移Vop相對較大，因此對于5V電源，其偏移范圍可能在0.5至5mV之間，并且取決于溫度，電源電壓和應力。已經努力消除或最小化其影響。

偏移抵消不能通過像在放大器中使用的那樣的開關技術來執行，因為除了切斷磁場外，沒有可以將Vop與VH隔離的可用狀態，這當然是不可行的。

注意，從直流的角度來看，霍爾板可以看作是分布式電阻惠斯通電橋。當前大多數商用霍爾傳感器IC通過使用兩個或更多個適當互連的板來消除偏移，其中電流方向從一個板到另一個板旋轉了90°。如果不平衡源保持不變并固定在實心空間中，則任何一對板的偏移量將相等，但極性相反，從而實現所需的消除效果。另一方面，多板裝置的有用信號保持等于單板的信號。

替代地，已經提出了在通過周期性的供應和輸出接觸排列來產生正交狀態的同時僅使用一塊板。盡管這種動態失調消除技術在霍爾開關板之后需要更復雜的信號調節器，但與多板傳感器IC相比，它具有減少殘留失調及其生產范圍的優勢。在最后一種情況下，由于物理上不同的印版之間的印版偏移不匹配，零電平偏差會降低。這些失配主要是由與溫度有關的塑料封裝內置應力產生的。

這項工作描述了使用動態失調對消技術的5V BiCMOS單片線性霍爾傳感器IC，其中，由具有成本效益的信號調節器來執行恢復有用信號和消除失調所需的各種功能。

首選BiCMOS技術是因為它具有簡單，高增益，開環放大器，低失調，精確的溫度編程電路以及低成本的高輸出電流源能力。

編輯：hfy