TWI695965B - 磁場感測裝置 - Google Patents

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Abstract

一種磁場感測裝置，包括多個第一磁電阻單元及多個第二磁電阻單元。這些第一磁電阻單元的磁場感測軸平行於第一方向與第三方向所構成的平面，且相對第一方向與第三方向傾斜。這些第二磁電阻單元的磁場感測軸平行於第二方向與第三方向所構成的平面，且相對於第二方向與第三方向傾斜。這些第一磁電阻單元與這些第二磁電阻單元用以在多個不同時間分別量測三維空間中的多個方向上的多個磁場分量。

Description

磁場感測裝置
本發明是有關於一種磁場感測裝置。
隨著可攜式電子裝置的普及，能夠感應地磁方向的電子羅盤之技術便受到重視。當電子羅盤應用於體積小的可攜式電子裝置(如智慧型手機)時，電子羅盤除了需符合體積小的需求之外，最好還能夠達到三軸的感測，這是因為使用者以手握持手機時，有可能是傾斜地握持，且各種不同的握持角度也都可能產生。此外，電子羅盤亦可應用於無人機(drone)(例如遙控飛機、遙控直升機等)上，而此時電子羅盤亦最好能夠達到三軸的感測。
在習知技術中，一般常利用異向性磁電阻(anisotropic magnetoresistor,AMR)並透過惠斯登電橋(Wheatstone bridge)架構來進行磁場的感測動作，但是習知技術的磁場感測裝置常需要較大的布局面積，造成生產成本的增加。
本發明提供一種磁場感測裝置，其可以以簡化的結構與 較小的體積達成多個維度上的磁場分量之量測。
本發明的一實施例提出一種磁場感測裝置，包括多個第一磁電阻單元及多個第二磁電阻單元。這些第一磁電阻單元配置於由一第一方向、一第二方向及一第三方向所構成的三維空間中，其中這些第一磁電阻單元的磁場感測軸平行於第一方向與第三方向所構成的平面，且相對第一方向與第三方向傾斜。這些第二磁電阻單元配置於三維空間中，其中這些第二磁電阻單元的磁場感測軸平行於第二方向與第三方向所構成的平面，且相對於第二方向與第三方向傾斜。這些第一磁電阻單元與這些第二磁電阻單元在多個不同時間電性連接成多種不同的惠斯登電橋，或電性連接成一種惠斯登電橋但此一種惠斯登電橋所連接的這些第一磁電阻單元與這些第二磁電阻單元在這些不同的時間分別被切換至多種不同的磁化方向組合，以分別量測三維空間中的多個方向上的多個磁場分量。
基於上述，在本發明的實施例的磁場感測裝置中，由於這些第一磁電阻單元的磁場感測軸平行於第一方向與第三方向所構成的平面，且相對第一方向與第三方向傾斜，且這些第二磁電阻單元的磁場感測軸平行於第二方向與第三方向所構成的平面，且相對於第二方向與第三方向傾斜，因此本發明的實施例的磁場感測裝置能夠具有簡化的結構且同時能實現多維度的磁場量測，進而可以具有較小的體積，達到增加應用上的彈性以及降低製作成本的優點。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、100a、100b、100c:磁場感測裝置
110:第一磁電阻單元
120:第二磁電阻單元
130、132、134、136、138:磁化方向設定元件
150:基板
160:切換電路
170、170a、180、180a:絕緣層
300、A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2:異向性磁電阻
310:短路棒
320:鐵磁膜
D:延伸方向
E1~E4:接點
H:外在磁場
H1、H2、H3、H4、H5:磁場分量
i:電流
M、M1、M1’、M2、M2’、M3、M3’、M4、M4’、M5、M5’、M6、M7、M7’、M8、M8’:磁化方向
P1~P12:端點
R1、R2:磁場感測軸
S1、S2、S3、S4:斜坡面
X1:第一方向
X2:第二方向
X3:第三方向
X4:第四方向
X5:第五方向
+△R、-△R、+2△R、-2△R:電阻值變化量
圖1A、圖1B及圖1C為本發明的一實施例的磁場感測裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第四方向、第五方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。
圖2A為圖1A的磁場感測裝置沿著I-I線的剖面示意圖。
圖2B為圖1A的磁場感測裝置沿著II-II線的剖面示意圖。
圖3A與圖3B是用以說明圖1A中的異向性磁電阻的運作原理。
圖4為圖2A的磁場感測裝置的另一變形。
圖5A、圖5B及圖5C為本發明的另一實施例的磁場感測裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第四方向、第五方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。
圖6A、圖6B及圖6C為本發明的又一實施例的磁場感測裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第一方向、第二方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。
圖7A、圖7B及圖7C為本發明的再一實施例的磁場感測裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第一方向、第二方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。
圖1A、圖1B及圖1C為本發明的一實施例的磁場感測裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第四方向、第五方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。圖2A為圖1A的磁場感測裝置沿著I-I線的剖面示意圖，而圖2B為圖1A的磁場感測裝置沿著II-II線的剖面示意圖。請參照圖1A、圖1B、圖1C、圖2A與圖2B，本實施例的磁場感測裝置100包括多個第一磁電阻單元110及多個第二磁電阻單元120。這些第一磁電阻單元110配置於由一第一方向X1、一第二方向X2及一第三方向X3所構成的三維空間中，其中這些第一磁電阻單元110的磁場感測軸R1(如圖2A所繪示)平行於第一方向X1與第三方向X3所構成的平面，且相對第一方向X1與第三方向X3傾斜。這些第二磁電阻單元120配置於三維空間中，其中這些第二磁電阻單元120的磁場感測軸R2(如圖2B所繪示)平行於第二方向X2與第三方向X3所構成的平面，且相對於第二方向X2與第三方向X3傾斜。
在本實施例中，這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120中的每一個包括至少一異向性磁電阻，舉例而言，在圖1A中，是以兩個第一磁電阻單元110為例，而其中一個第一磁電阻單元110以包括異向性磁電阻A1與異向性磁電阻A2為例，而另一個第一磁電阻單元110以包括異向性磁電阻B1與異向性磁電阻B2為例。此外，在圖1A中，是以兩個第二磁電阻單元 120為例，而其中一個第二磁電阻單元120以包括異向性磁電阻C1與異向性磁電阻C2為例，而另一個第二磁電阻單元120以包括異向性磁電阻D1與異向性磁電阻D2為例。
在本實施例中，磁場感測裝置100還包括多個磁化方向設定元件130(例如磁化方向設定元件132、134、136及138)，分別配置於這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120旁，以分別設定這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120的磁化方向。
圖3A與圖3B是用以說明圖1A中的異向性磁電阻的運作原理。請先參照圖3A，異向性磁電阻300具有理髮店招牌(barber pole)狀結構，亦即其表面設有相對於異向性磁電阻300的延伸方向D傾斜45度延伸的多個短路棒(electrical shorting bar)310，這些短路棒310彼此相間隔且平行地設置於鐵磁膜(ferromagnetic film)320上，而鐵磁膜320為異向性磁電阻300的主體，其延伸方向即為異向性磁電阻300的延伸方向D。此外，鐵磁膜320的相對兩端可製作成尖端狀。
異向性磁電阻300在開始量測外在磁場H之前，可先藉由磁化方向設定元件130來設定其磁化方向，其中磁化方向設定元件130例如是可以藉由通電產生磁場的線圈、導線、金屬片或導體。在圖3A中，磁化方向設定元件130可藉由通電產生沿著延伸方向D的磁場，以使異向性磁電阻300具有磁化方向M。
接著，磁化方向設定元件130不通電，以使異向性磁電 阻300開始量測外在磁場H。當沒有外在磁場H時，異向性磁電阻300的磁化方向M維持在延伸方向D上，此時施加一電流i，使電流i從異向性磁電阻300的左端流往右端，則短路棒310附近的電流i的流向會與短路棒310的延伸方向垂直，而使得短路棒310附近的電流i流向與磁化方向M夾45度，此時異向性磁電阻300的電阻值為R。
當有一外在磁場H朝向垂直於延伸方向D的方向時，異向性磁電阻300的磁化方向M會往外在磁場H的方向偏轉，而使得磁化方向與短路棒附近的電流i流向的夾角大於45度，此時異向性磁電阻300的電阻值有-△R的變化，即成為R-△R，也就是電阻值變小，其中△R大於0。
然而，若如圖3B所示，當圖3B的短路棒310的延伸方向設於與圖3A的短路棒310的延伸方向夾90度的方向時(此時圖3B的短路棒310的延伸方向仍與異向性磁電阻300的延伸方向D夾45度)，且當有一外在磁場H時，此外在磁場H仍會使磁化方向M往外在磁場H的方向偏轉，此時磁化方向M與短路棒310附近的電流i流向的夾角會小於45度，如此異向性磁電阻300的電阻值會變成R+△R，亦即異向性磁電阻300的電阻值變大。
此外，藉由磁化方向設定元件130將異向性磁電阻300的磁化方向M設定為圖3A所示的反向時，之後在外在磁場H下的圖3A的異向性磁電阻300的電阻值會變成R+△R。再者，藉由磁化方向設定元件130將異向性磁電阻300的磁化方向M設定為 圖3B所示的反向時，之後在外在磁場H下的圖3B的異向性磁電阻300的電阻值會變成R-△R。
綜合上述可知，當短路棒310的設置方向改變時，異向性磁電阻300的電阻值R對應於外在磁場H的變化會從+△R變為-△R或反之，且當磁化方向設定元件130所設定的磁化方向M改變成反向時，異向性磁電阻300的電阻值R對應於外在磁場H的變化會從+△R變為-△R或反之。當外在磁場H的方向變為反向時，異向性磁電阻300的電阻值R對應於外在磁場H的變化會從+△R變為-△R或反之。然而，當通過異向性磁電阻300的電流i變成反向時，異向性磁電阻300的電阻值R對應於外在磁場H的變化則維持與原來相同正負號，即原本若為+△R，改變電流方向後仍為+△R，若原本為-△R，改變電流方向後仍為-△R。
依照上述的原則，便可藉由設計短路棒310的延伸方向D或磁化方向設定元件130所設定的磁化方向M來決定當異向性磁電阻300受到外在磁場H的某一分量時，異向性磁電阻300的電阻值R的變化方向，即電阻值R變大或變小，例如變化量是+△R或-△R。
請再參照圖1A至圖1C、圖2A及圖2B，磁場感測裝置100更包括一基板150及一配置於基板150上的絕緣層170。基板150例如為半導體基板、玻璃基板或電路基板。絕緣層170具有多個斜坡面S1、S2、S3及S4，其中這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120分別配置於這些斜坡面S1、S2、S3及S4 上。舉例而言，異向性磁電阻A1與A2配置於斜坡面S1上，異向性磁電阻B1與B2配置於斜坡面S2上，異向性磁電阻C1與C2配置於斜坡面S3上，且異向性磁電阻D1與D2配置於斜坡面S4上。在本實施例中，第一方向X1、第二方向X2及第三方向X3彼此互相垂直。此外，在本實施例中，這些第一磁電阻單元110的每一者的異向性磁電阻A1、A2、B1、B2沿著第二方向X2延伸，且這些第二磁電阻單元120的每一者的異向性磁電阻C1、C2、D1、D2沿著第一方向X1延伸。
在本實施例中，異向性磁電阻A1與A2的感測軸R1垂直於異向性磁電阻A1與A2的延伸方向，且平行於斜坡面S1。異向性磁電阻B1與B2的感測軸R1垂直於異向性磁電阻B1與B2的延伸方向，且平行於斜坡面S2。異向性磁電阻C1與C2的感測軸R2垂直於異向性磁電阻C1與C2的延伸方向，且平行於斜坡面S3。異向性磁電阻D1與D2的感測軸R2垂直於異向性磁電阻D1與D2的延伸方向，且平行於斜坡面S4。在本實施例中，異向性磁電阻A1與A2的短路棒310的延伸方向以45度相對於異向性磁電阻A1與A2的延伸方向傾斜，且平行於斜坡面S1。異向性磁電阻B1與B2的短路棒310的延伸方向以45度相對於異向性磁電阻B1與B2的延伸方向傾斜，且平行於斜坡面S2。異向性磁電阻C1與C2的短路棒310的延伸方向以45度相對於異向性磁電阻C1與C2的延伸方向傾斜，且平行於斜坡面S3。異向性磁電阻D1與D2的短路棒310的延伸方向以45度相對於異向性磁電阻D1 與D2的延伸方向傾斜，且平行於斜坡面S4。此外，這些異向性磁電阻A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2的短路棒的傾斜方向的上視圖如圖1A所繪示。
在本實施例中，部分的這些磁化方向設定元件130(例如磁化方向設定元件132與134)配置於這些第一磁電阻單元110與基板150之間，且另一部分的這些磁化方向設定元件130(例如磁化方向設定元件136與138)配置於這些第二磁電阻單元120與基板150之間，如圖1A、圖2A與圖2B所繪示。具體而言，在本實施例中，磁場感測裝置100更包括一絕緣層180，磁化方向設定元件130配置於基板150上，絕緣層180覆蓋於磁化方向設定元件130上，絕緣層170配置於絕緣層180上，而第一磁電阻單元110與第二磁電阻單元120配置於絕緣層170上。
然而，在另一實施例中，這些第一磁電阻單元110配置於部分的這些磁化方向設定元件130(例如磁化方向設定元件132與134)與基板150之間，且這些第二磁電阻單元120配置於另一部分的這些磁化方向設定元件130(例如磁化方向設定元件136與138)與基板150之間，如圖1A與圖4所繪示。具體而言，在本實施例中，絕緣層170a配置於基板150上，第一磁電阻單元110與第二磁電阻單元120配置於絕緣層170a上，絕緣層180a配置於絕緣層170a上，且覆蓋第一磁電阻單元110與第二磁電阻單元120。此外，磁化方向設定元件130配置於絕緣層180a上。然而，在其他實施例中，磁化方向設定元件130的一部分可以配置於第 一磁電阻單元110或第二磁電阻單元120的上方，而另一部分可以配置於第一磁電阻單元110或第二磁電阻單元120的下方。
在本實施例中，這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120在多個不同時間電性連接成多種不同的惠斯登電橋(例如圖1A、圖1B及圖1C所分別繪示的三種惠斯登電橋)，以分別量測三維空間中的多個方向上的多個磁場分量。
舉例而言，上述多種不同的惠斯登電橋在三個不同時間分別量測一第四方向X4、一第五方向X5及第三方向X3的磁場分量H4、H5及H3(分別如圖1A、圖1B及圖1C)，並輸出分別對應於第四方向X4、第五方向X5及第三方向X3的磁場分量H4、H5及H3的三個訊號，其中第一方向X1、第二方向X2、第三方向X3、第四方向X4及第五方向X5彼此不同，第四方向X4為第一方向X1與第二方向X2的和向量方向，第五方向X5為第一方向X1與第二方向X2的差向量方向。在本實施例中，第一方向X1、第二方向X2及第三方向X3彼此互相垂直，並且第四方向X4垂直於第五方向X5，且第四方向X4與第一方向X1及第二方向X2均夾45度。
在本實施例中，在三個不同時間的任一個時，此多種不同的惠斯登電橋所輸出的訊號為對應於第四方向X4、第五方向X5及第三方向X3的其中一個方向的磁場分量H4、H5或H3的差分訊號，此時此多種不同的惠斯登電橋所產生的對應於第四方向X4、第五方向X5及第三方向X3中的其餘方向的磁場分量的差分 訊號為零。
在本實施例中，這些第一磁電阻單元110中的每一個包括多個第一磁電阻(即異向性磁電阻)。舉例而言，圖1A中左邊的那個第一磁電阻單元110包括異向性磁電阻A1與異向性磁電阻A2(即第一磁電阻)。圖1A中右邊的那個第一磁電阻單元110包括異向性磁電阻B1與異向性磁電阻B2(即第一磁電阻)。這些異向性磁電阻A1與A2中的一部分(例如異向性磁電阻A1)與另一部分(例如異向性磁電阻A2)分別被設定成具有相反的磁化方向，例如圖1A中異向性磁電阻A1的磁化方向M1朝向第二方向X2的反方向，異向性磁電阻A2的磁化方向M2朝向第二方向X2。此外，這些異向性磁電阻B1與B2中的一部分(例如異向性磁電阻B1)與另一部分(例如異向性磁電阻B2)分別被設定成具有相反的磁化方向，例如圖1A中異向性磁電阻B1的磁化方向M3朝向第二方向X2的反方向，異向性磁電阻B2的磁化方向M4朝向第二方向X2。
這些第二磁電阻單元120中的每一個包括多個第二磁電阻(即異向性磁電阻)。舉例而言，圖1A中上面的那個第二磁電阻單元120包括異向性磁電阻C1與異向性磁電阻C2(即第二磁電阻)。圖1A中下面的那個第二磁電阻單元120包括異向性磁電阻D1與異向性磁電阻D2(即第二磁電阻)。這些異向性磁電阻C1與C2中的一部分(例如異向性磁電阻C1)與另一部分(例如異向性磁電阻C2)分別被設定成具有相反的磁化方向，例如圖1A 中異向性磁電阻C1的磁化方向M5朝向第一方向X1，異向性磁電阻C2的磁化方向M6朝向第一方向X1的反方向。此外，這些異向性磁電阻D1與D2中的一部分(例如異向性磁電阻D1)與另一部分(例如異向性磁電阻D2)分別被設定成具有相反的磁化方向，例如圖1A中異向性磁電阻D1的磁化方向M7朝向第一方向X1，異向性磁電阻D2的磁化方向M8朝向第一方向X1的反方向。
在本實施例中，磁場感測裝置100更包括一切換電路160(switching circuit)(如圖2A與圖2B)，電性連接這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120，其中切換電路160在這些不同時間分別將這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120電性連接成多種不同的惠斯登電橋(例如圖1A、圖1B及圖1C所分別繪示的三種惠斯登電橋)。在本實施例中，這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120在這些不同時間藉由切換電路160電性連接成多種不同的惠斯登全橋(Wheatstone full bridge)。在本實施例中，切換電路160例如是位於基板150上或基板150中的電路。
空間中的一外在磁場可被視為是由第四方向X4的磁場分量H4、第五方向X5的磁場分量H5及第三方向X3的磁場分量X3所組成。磁場分量H4對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120的作用如圖1A所繪示。具體而言，在無任何外在磁場時，異向性磁電阻A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2的每一者的電阻值例如為R。在有磁場分量H4時，依據上述說明圖 3A與圖3B的原則，會使異向性磁電阻A1與A2的電阻值變化量各為-△R，所以異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110會具有電阻值變化量-2△R，也就是異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110的電阻值從原本的2R變成2R-2△R。此外，磁場分量H4會使異向性磁電阻B1與B2的電阻值變化量各為+△R，所以異向性磁電阻B1與B2所構成的第一磁電阻單元110會具有電阻值變化量+2△R。
另一方面，磁場分量H4會使異向性磁電阻C1與C2的電阻值變化量各為-△R，所以異向性磁電阻C1與C2所構成的第二磁電阻單元120會具有電阻值變化量-2△R。此外，磁場分量H4會使異向性磁電阻D1與D2的電阻值變化量各為+△R，所以異向性磁電阻D1與D2所構成的第二磁電阻單元120會具有電阻值變化量+2△R。
磁場分量H5對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120的作用如圖1B所繪示。具體而言，在有磁場分量H5時，依據上述說明圖3A與圖3B的原則，會使異向性磁電阻A1與A2的電阻值變化量各為+△R，所以異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110會具有電阻值變化量+2△R，也就是異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110的電阻值從原本的2R變成2R+2△R。此外，磁場分量H5會使異向性磁電阻B1與B2的電阻值變化量各為-△R，所以異向性磁電阻B1與B2所構成的第一磁電阻單元110會具有電阻值變化量-2△R。
另一方面，磁場分量H5會使異向性磁電阻C1與C2的電阻值變化量各為-△R，所以異向性磁電阻C1與C2所構成的第二磁電阻單元120會具有電阻值變化量-2△R。此外，磁場分量H5會使異向性磁電阻D1與D2的電阻值變化量各為+△R，所以異向性磁電阻D1與D2所構成的第二磁電阻單元120會具有電阻值變化量+2△R。
磁場分量H3對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120的作用如圖1C所繪示。具體而言，在有磁場分量H3時，依據上述說明圖3A與圖3B的原則，會使異向性磁電阻A1與A2的電阻值變化量各為+△R，所以異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110會具有電阻值變化量+2△R，也就是異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110的電阻值從原本的2R變成2R+2△R。此外，磁場分量H3會使異向性磁電阻B1與B2的電阻值變化量各為+△R，所以異向性磁電阻B1與B2所構成的第一磁電阻單元110會具有電阻值變化量+2△R。
另一方面，磁場分量H3會使異向性磁電阻C1與C2的電阻值變化量各為-△R，所以異向性磁電阻C1與C2所構成的第二磁電阻單元120會具有電阻值變化量-2△R。此外，磁場分量H3會使異向性磁電阻D1與D2的電阻值變化量各為-△R，所以異向性磁電阻D1與D2所構成的第二磁電阻單元120會具有電阻值變化量-2△R。
在本實施例中，異向性磁電阻A1與A2依序串聯於端點 P1與端點P2之間，異向性磁電阻B1與B2依序串聯於端點P3與端點P4之間，異向性磁電阻C1與C2依序串聯於端點P5與端點P6之間，且異向性磁電阻D1與D2依序串聯於端點P7與端點P8之間。
在三個不同時間的一第一時間中，切換電路160將端點P1電性連接至端點P7，將端點P2電性連接至端點P4，將端點P3電性連接至端點P5，且將端點P6電性連接至端點P8，以形成如圖1A的惠斯登電橋。此時，可對端點P6與端點P2施加一電壓差，例如使端點P6接收參考電壓VDD，且使端點P2耦接至地(ground)，而端點P1與端點P3之間的電壓差為(VDD)×(-△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第四方向X4上的磁場分量H4的大小。此時，如圖1B之磁場分量H5對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，以及如圖1C之磁場分量H3對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，在如圖1A的這種惠斯登電橋的連接方式之下使端點P1與端點P3所輸出的差分訊號皆為零，因此可將圖1A所繪示的這種惠斯登電橋視為是用以量測磁場分量H4但不量測磁場分量H5與H3的電路。
在三個不同時間的一第二時間中，切換電路160將端點P1電性連接至端點P5，將端點P2電性連接至端點P4，將端點P3電性連接至端點P7，且將端點P6電性連接至端點P8，以形成如 圖1B的惠斯登電橋。此時，可對端點P6與端點P2施加一電壓差，例如使端點P6接收參考電壓VDD，且使端點P2耦接至地(ground)，而端點P1與端點P3之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第五方向X5上的磁場分量H5的大小。此時，如圖1A之磁場分量H4對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，以及如圖1C之磁場分量H3對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，在如圖1B的這種惠斯登電橋的連接方式之下使端點P1與端點P3所輸出的差分訊號皆為零，因此可將圖1B所繪示的這種惠斯登電橋視為是用以量測磁場分量H5但不量測磁場分量H4與H3的電路。
在三個不同時間的一第三時間中，切換電路160將端點P1電性連接至端點P5，將端點P2電性連接至端點P7，將端點P3電性連接至端點P8，且將端點P4電性連接至端點P6，以形成如圖1C的惠斯登電橋。此時，可對端點P6與端點P2施加一電壓差，例如使端點P6接收參考電壓VDD，且使端點P2耦接至地(ground)，而端點P1與端點P3之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第三方向X3上的磁場分量H3的大小。此時，如圖1A之磁場分量H4對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，以及如圖1B之磁場分量H5對這些第一 磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，在如圖1C的這種惠斯登電橋的連接方式之下使端點P1與端點P3所輸出的差分訊號皆為零，因此可將圖1C所繪示的這種惠斯登電橋視為是用以量測磁場分量H3但不量測磁場分量H4與H5的電路。
藉由第一時間、第二時間及第三時間的重複循環，磁場感測裝置100便能夠輪流量測第四方向X4的磁場分量H4、第五方向X5的磁場分量H5及第三方向X3的磁場分量H3，以達到即時(real time)量測外在磁場的效果。此外，亦可藉由旋轉矩陣(rotational matrix)的運算將第四方向X4的磁場分量H4與第五方向X5的磁場分量H5轉換成第一方向X1的磁場分量與第二方向X2的磁場分量，而藉由第一方向X1的磁場分量、第二方向X2的磁場分量及第三方向X3的磁場分量H3亦可運算出外在磁場。上述旋轉矩陣的運算可以透過基板150上或中的運算電路或處理器來執行，也可以透過基板150以外的運算電路或處理器來執行。
圖5A、圖5B及圖5C為本發明的另一實施例的磁場感測裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第四方向、第五方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。請參照圖5A、圖5B及圖5C，本實施例的磁場感測裝置100a類似於圖1A至圖1C的磁場感測裝置100，而兩者的差異如下所述。在本實施例的磁場感測裝置100a中，這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120在多個不同時間電性連接成一種惠斯登電橋(例如圖5A、圖 5B及圖5C皆繪示了同一種惠斯登全橋)但此一種惠斯登電橋所連接的這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120在這些不同的時間分別被切換至多種不同的磁化方向組合，以分別量測三維空間中的多個方向上的多個磁場分量。
在本實施例中，此一種惠斯登電橋在三個不同時間分別量測一第四方向X4、一第五方向X5及第三方向X3的磁場分量H4、H5及H3(分別如圖5A、圖5B及圖5C)，並輸出分別對應於第四方向X4、第五方向X5及第三方向X3的磁場分量H4、H5及H3的三個訊號。此外，在三個不同時間的任一個時，此一種惠斯登電橋所輸出的訊號為對應於第四方向X4、第五方向X5及第三方向X3的其中一個方向的磁場分量H4、H5或H3的差分訊號，此時此一種惠斯登電橋所產生的對應於第四方向X4、第五方向X5及第三方向X3中的其餘方向的磁場分量的差分訊號為零。
在本實施例中，異向性磁電阻A1與A2串聯於接點E1與接點E2之間，異向性磁電阻B1與B2串聯於接點E3與接點E2之間，異向性磁電阻C1與C2串聯於接點E4與接點E1之間，且異向性磁電阻D1與D2串聯於接點D1與接點D2之間。
在三個不同時間的一第一時間中，磁化方向設定元件132將異向性磁電阻A1的磁化方向M1'與異向性磁電阻B1的磁化方向M3'預先設定為朝向第二方向X2，磁化方向設定元件134將異向性磁電阻A2的磁化方向M2'與異向性磁電阻B2的磁化方向M4'預先設定為朝向第二方向X2的反方向，磁化方向設定元件136將 異向性磁電阻C1的磁化方向M5與異向性磁電阻D1的磁化方向M7預先設定為朝向第一方向X1，且磁化方向設定元件138將異向性磁電阻C2的磁化方向M6與異向性磁電阻D2的磁化方向M8預先設定為朝向第一方向X1的反方向，如圖5A所繪示。
此時，磁場分量H4會使異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110產生電阻值變化量+2△R，使異向性磁電阻B1與B2所構成的第一磁電阻單元110產生電阻值變化量-2△R，使異向性磁電阻C1與C2所構成的第二磁電阻單元120產生電阻值變化量-2△R，且使異向性磁電阻D1與D2所構成的第二磁電阻單元120產生電阻值變化量+2△R。此時，可對接點E4與接點E2施加一電壓差，例如使接點E4接收參考電壓VDD，且使接點E2耦接至地，而接點E1與接點E2之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第四方向X4上的磁場分量H4的大小。此時，在如圖5A的這種磁化方向M1'、M2'、M3'、M4'、M5、M6、M7及M8的組合之下，磁場分量H5對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，以及磁場分量H3對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，對接點E1與接點E3所輸出的差分訊號的貢獻皆為零，因此可將圖5A所繪示的這種磁化方向M1'、M2'、M3'、M4'、M5、M6、M7及M8的組合視為是用以量測磁場分量H4但不量測磁場分量H5與H3的組合。
在三個不同時間的一第二時間中，磁化方向設定元件132將異向性磁電阻A1的磁化方向M1與異向性磁電阻B1的磁化方向M3預先設定為朝向第二方向X2的反方向，磁化方向設定元件134將異向性磁電阻A2的磁化方向M2與異向性磁電阻B2的磁化方向M4預先設定為朝向第二方向X2，磁化方向設定元件136將異向性磁電阻C1的磁化方向M5與異向性磁電阻D1的磁化方向M7預先設定為朝向第一方向X1，且磁化方向設定元件138將異向性磁電阻C2的磁化方向M6與異向性磁電阻D2的磁化方向M8預先設定為朝向第一方向X1的反方向，如圖5B所繪示。
此時，磁場分量H5會使異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110產生電阻值變化量+2△R，使異向性磁電阻B1與B2所構成的第一磁電阻單元110產生電阻值變化量-2△R，使異向性磁電阻C1與C2所構成的第二磁電阻單元120產生電阻值變化量-2△R，且使異向性磁電阻D1與D2所構成的第二磁電阻單元120產生電阻值變化量+2△R。此時，可對接點E4與接點E2施加一電壓差，例如使接點E4接收參考電壓VDD，且使接點E2耦接至地，而接點E1與接點E2之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第五方向X5上的磁場分量H5的大小。此時，在如圖5B的這種磁化方向M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7及M8的組合之下，磁場分量H4對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，以及磁場分量H3對這些 第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，對接點E1與接點E3所輸出的差分訊號的貢獻皆為零，因此可將圖5B所繪示的這種磁化方向M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7及M8的組合視為是用以量測磁場分量H5但不量測磁場分量H4與H3的組合。
在三個不同時間的一第三時間中，磁化方向設定元件132將異向性磁電阻A1的磁化方向M1預先設定為朝向第二方向X2的反方向，且將異向性磁電阻B1的磁化方向M3'預先設定為朝向第二方向X2，磁化方向設定元件134將異向性磁電阻A2的磁化方向M2預先設定為朝向第二方向X2，且將異向性磁電阻B2的磁化方向M4'預先設定為朝向第二方向X2的反方向，磁化方向設定元件136將異向性磁電阻C1的磁化方向M5預先設定為朝向第一方向X1，且將異向性磁電阻D1的磁化方向M7'預先設定為朝向第一方向X1的反方向，且磁化方向設定元件138將異向性磁電阻C2的磁化方向M6預先設定為朝向第一方向X1的反方向，且將異向性磁電阻D2的磁化方向M8'預先設定為朝向第一方向X1，如圖5C所繪示。
此時，磁場分量H3會使異向性磁電阻A1與A2所構成的第一磁電阻單元110產生電阻值變化量+2△R，使異向性磁電阻B1與B2所構成的第一磁電阻單元110產生電阻值變化量-2△R，使異向性磁電阻C1與C2所構成的第二磁電阻單元120產生電阻值變化量-2△R，且使異向性磁電阻D1與D2所構成的第二磁電 阻單元120產生電阻值變化量+2△R。此時，可對接點E4與接點E2施加一電壓差，例如使接點E4接收參考電壓VDD，且使接點E2耦接至地，而接點E1與接點E2之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第三方向X3上的磁場分量H3的大小。此時，在如圖5C的這種磁化方向M1、M2、M3'、M4'、M5、M6、M7'及M8'的組合之下，磁場分量H4對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，以及磁場分量H5對這些第一磁電阻單元110與這些第二磁電阻單元120所造成的電阻值變化組合，對接點E1與接點E3所輸出的差分訊號的貢獻皆為零，因此可將圖5C所繪示的這種磁化方向M1、M2、M3'、M4'、M5、M6、M7'及M8'的組合視為是用以量測磁場分量H3但不量測磁場分量H4與H5的組合。
藉由第一時間、第二時間及第三時間的重複循環，磁場感測裝置100a便能夠輪流量測第四方向X4的磁場分量H4、第五方向X5的磁場分量H5及第三方向X3的磁場分量H3，以達到即時(real time)量測外在磁場的效果。此外，亦可藉由旋轉矩陣(rotational matrix)的運算將第四方向X4的磁場分量H4與第五方向X5的磁場分量H5轉換成第一方向X1的磁場分量與第二方向X2的磁場分量，而藉由第一方向X1的磁場分量、第二方向X2的磁場分量及第三方向X3的磁場分量H3亦可運算出外在磁場。
圖6A、圖6B及圖6C為本發明的又一實施例的磁場感測 裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第一方向、第二方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。請參照圖6A、圖6B及圖6C，本實施例的磁場感測裝置100b類似於圖1A至圖1C的磁場感測裝置100，而兩者的差異如下所述。在三個不同時間的一第一時間，如圖6A所繪示，端點P5至P8都不連接，而使第二磁電阻單元120不輸出訊號，而端點P1電性連接至端點P3，端點P2接收參考電壓VDD，而端點P4接地，以形成惠斯登半橋，而此時端點P1的電壓可作為輸出訊號，其對應於第一方向X1的磁場分量H1。
在三個不同時間的一第二時間，如圖6B所繪示，端點P1至端點P4不連接，而使第一磁電阻單元110不輸出訊號，而端點P5電性連接至端點P7，端點P6接收參考電壓VDD，而端點P8接地，以形成惠斯登半橋，而此時端點P5的電壓可作為輸出訊號，其對應於第二方向X2的磁場分量。
而在三個不同時間的一第三時間，如圖6C所繪示，則如同圖1C的連接方式，即將端點P1電性連接至端點P5，將端點P2電性連接至端點P7，將端點P3電性連接至端點P8，且將端點P4電性連接至端點P6，而使端點P6接收參考電壓VDD，且使端點P2耦接至地(ground)，則端點P1與端點P3之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第三方向X3上的磁場分量H3的大小。
圖7A、圖7B及圖7C為本發明的再一實施例的磁場感測 裝置的上視示意圖，且分別示出了外在磁場在第一方向、第二方向及第三方向的磁場分量所造成的參數變化。請參照圖7A、圖7B及圖7C，本實施例的磁場感測裝置100c類似於圖1A至圖1C的磁場感測裝置100，而兩者的差異如下所述。在三個不同時間的一第一時間，如圖7A所繪示，端點P5至P8都不連接，而使第二磁電阻單元120不輸出訊號，而端點P1電性連接至端點P3，端點P2電性連接至端點P4，以形成惠斯登全橋，磁化方向設定元件134使異向性磁電阻A2與B2的磁化方向M2'與M4'預先設定為朝向第二方向X2的反方向，且端點P1接收參考電壓VDD，而端點P4接地，而此時異向性磁電阻A1與異向性磁電阻A2之間的端點P9與異向性磁電阻B1與異向性磁電阻B2之間的端點P10之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第一方向X1上的磁場分量H1的大小。
在三個不同時間的一第二時間，如圖7B所繪示，端點P1至端點P4不連接，而使第一磁電阻單元110不輸出訊號，而端點P5電性連接至端點P7，端點P6電性連接至端點P8，以形成惠斯登全橋，磁化方向設定元件136使異向性磁電阻C1與D1的磁化方向M5'與M7'預先設定為朝向第一方向X1的反方向，且端點P5接收參考電壓VDD，而端點P8接地，而此時異向性磁電阻C1與異向性磁電阻C2之間的端點P11與異向性磁電阻D1與異向性磁電阻D2之間的端點P12之間的電壓差為(VDD)×(-△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第 二方向X2上的磁場分量H2的大小。
而在三個不同時間的一第三時間，如圖7C所繪示，則如同圖1C的連接方式，即將端點P1電性連接至端點P5，將端點P2電性連接至端點P7，將端點P3電性連接至端點P8，且將端點P4電性連接至端點P6，而使端點P6接收參考電壓VDD，且使端點P2耦接至地(ground)，且磁化方向的組合如同圖1C，則端點P1與端點P3之間的電壓差為(VDD)×(△R/R)，其可以為輸出訊號，此輸出訊號為一差分訊號，其大小會對應於在第三方向X3上的磁場分量H3的大小。
綜上所述，在本發明的實施例的磁場感測裝置中，由於這些第一磁電阻單元的磁場感測軸平行於第一方向與第三方向所構成的平面，且相對第一方向與第三方向傾斜，且這些第二磁電阻單元的磁場感測軸平行於第二方向與第三方向所構成的平面，且相對於第二方向與第三方向傾斜，因此本發明的實施例的磁場感測裝置能夠具有簡化的結構且同時能實現多維度的磁場量測，進而可以具有較小的體積，達到增加應用上的彈性以及降低製作成本的優點。此外，本發明的實施例的磁場感測裝置在縮小裝置體積時可以不犧牲裝置的效能(例如反應速率(response speed))。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧磁場感測裝置
110‧‧‧第一磁電阻單元
120‧‧‧第二磁電阻單元
130、132、134、136、138‧‧‧磁化方向設定元件
A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2‧‧‧異向性磁電阻
310‧‧‧短路棒
H4‧‧‧磁場分量
M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8‧‧‧磁化方向
P1~P8‧‧‧端點
S1、S2、S3、S4‧‧‧斜坡面
X1‧‧‧第一方向
X2‧‧‧第二方向
X3‧‧‧第三方向
X4‧‧‧第四方向
X5‧‧‧第五方向
+2ΔR、-2ΔR‧‧‧電阻值變化量

Claims (17)

  1. 一種磁場感測裝置，包括： 多個第一磁電阻單元，配置於由一第一方向、一第二方向及一第三方向所構成的三維空間中，其中該些第一磁電阻單元的磁場感測軸平行於該第一方向與該第三方向所構成的平面，且相對該第一方向與該第三方向傾斜；以及 多個第二磁電阻單元，配置於該三維空間中，其中該些第二磁電阻單元的磁場感測軸平行於該第二方向與該第三方向所構成的平面，且相對於該第二方向與該第三方向傾斜， 其中，該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元在多個不同時間電性連接成多種不同的惠斯登電橋，或電性連接成一種惠斯登電橋但該一種惠斯登電橋所連接的該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元在該些不同的時間分別被切換至多種不同的磁化方向組合，以分別量測該三維空間中的多個方向上的多個磁場分量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，其中該多種不同的惠斯登電橋或該一種惠斯登電橋在三個不同時間分別量測一第四方向、一第五方向及一第三方向的磁場分量，並輸出分別對應於該第四方向、該第五方向及該第三方向的磁場分量的三個訊號，該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向及該第五方向彼此不同，該第四方向為該第一方向與該第二方向的和向量方向，該第五方向為該第一方向與該第二方向的差向量方向。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的磁場感測裝置，其中在該三個不同時間的任一個時，該多種不同的惠斯登電橋或該一種惠斯登電橋所輸出的訊號為對應於該第四方向、該第五方向及該第三方向的其中一個方向的磁場分量的差分訊號，此時該多種不同的惠斯登電橋或該一種惠斯登電橋所產生的對應於該第四方向、該第五方向及該第三方向中的其餘方向的磁場分量的差分訊號為零。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的磁場感測裝置，其中該第一方向、該第二方向及該第三方向彼此互相垂直，並且該第四方向垂直於該第五方向，且該第四方向與該第一方向及該第二方向均夾45度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，其中該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元中的每一個包括至少一異向性磁電阻。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的磁場感測裝置，其中該些第一磁電阻單元的每一者的異向性磁電阻沿著該第二方向延伸，且該些第二磁電阻單元的每一者的異向性磁電阻沿著該第一方向延伸。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，其中該第一方向、該第二方向及該第三方向彼此互相垂直。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，還包括多個磁化方向設定元件，分別配置於該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元旁，以分別設定該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元的磁化方向。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，更包括一基板及一配置於該基板上的絕緣層，該絕緣層具有多個斜坡面，其中該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元分別配置於該些斜坡面上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的磁場感測裝置，還包括多個磁化方向設定元件，分別配置於該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元旁，以分別設定該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元的磁化方向，其中部分的該些磁化方向設定元件配置於該些第一磁電阻單元與該基板之間，且另一部分的該些磁化方向設定元件配置於該些第二磁電阻單元與該基板之間。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的磁場感測裝置，還包括多個磁化方向設定元件，分別配置於該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元旁，以分別設定該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元的磁化方向，其中該些第一磁電阻單元配置於部分的該些磁化方向設定元件與該基板之間，且該些第二磁電阻單元配置於另一部分的該些磁化方向設定元件與該基板之間。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的磁場感測裝置，其中該基板為半導體基板、玻璃基板或電路基板。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，其中該些第一磁電阻單元中的每一個包括多個第一磁電阻，該些第一磁電阻中的一部分與另一部分分別被設定成具有相反的磁化方向，以及該些第二磁電阻單元中的每一個包括多個第二磁電阻，該些第二磁電阻中的一部分與另一部分分別被設定成具有相反的磁化方向。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，更包括一切換電路，電性連接該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元，其中該切換電路在該些不同時間分別將該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元電性連接成該多種不同的惠斯登電橋。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，其中該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元在該些不同時間電性連接成多種不同的惠斯登全橋。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，其中該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元在該些不同時間電性連接成一種惠斯登全橋，但該一種惠斯登全橋所連接的該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元在該些不同的時間分別被切換至該多種不同的磁化方向組合。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的磁場感測裝置，其中該些第一磁電阻單元在三個不同時間中的一第一時間電性連接成一惠斯登全橋或一惠斯登半橋，以感測該第一方向上的磁場分量，該些第二磁電阻單元在該三個不同時間中的一第二時間電性連接成一惠斯登全橋或一惠斯登半橋，以感測該第二方向上的磁場分量，該些第一磁電阻單元與該些第二磁電阻單元在該三個不同時間中的一第三時間電性連接成一惠斯登全橋，以感測該第三方向上的磁場分量。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3450947B1 (en) * 2017-09-05 2024-01-17 IMEC vzw Stress sensor for semiconductor components
CN114609560B (zh) * 2022-05-09 2022-07-29 四川永星电子有限公司 一种二维amr磁敏传感器及其制备工艺
CN115856731B (zh) * 2022-11-25 2024-03-26 南方电网数字电网研究院有限公司 磁场传感器及电压测量方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001094963A2 (de) 2000-06-09 2001-12-13 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Wheatstonebrücke, beinhaltend brückenelemente, bestehend aus einem spin-valve-system, sowie ein verfahren zu deren herstellung
US7425824B2 (en) * 2005-05-20 2008-09-16 Honeywell International Inc. Magnetoresistive sensor
TWI412776B (zh) * 2011-07-20 2013-10-21 Voltafield Technology Corp 磁阻感測器及其製造方法
US9018946B2 (en) * 2010-12-27 2015-04-28 Stmicroelectronics S.R.L. Magnetic field sensor having anisotropic magnetoresisitive elements, with improved arrangement of magnetization elements thereof
TWI565958B (zh) * 2015-05-08 2017-01-11 愛盛科技股份有限公司 磁場感測裝置及磁場感測模組

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998025155A2 (en) * 1996-12-04 1998-06-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device for detecting a magnetic field
CN1237323C (zh) * 2000-06-27 2006-01-18 特莎有限公司 具有磁阻电极的测量装置及其测量方法
US7126330B2 (en) * 2004-06-03 2006-10-24 Honeywell International, Inc. Integrated three-dimensional magnetic sensing device and method to fabricate an integrated three-dimensional magnetic sensing device
US8390283B2 (en) * 2009-09-25 2013-03-05 Everspin Technologies, Inc. Three axis magnetic field sensor
US8508221B2 (en) * 2010-08-30 2013-08-13 Everspin Technologies, Inc. Two-axis magnetic field sensor having reduced compensation angle for zero offset
US9645204B2 (en) * 2010-09-17 2017-05-09 Industrial Technology Research Institute Magnetic field sensors and sensng circuits
US20120068698A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Industrial Technology Research Institute Structure of tmr and fabrication method of integrated 3-axis magnetic field sensor and sensing circuit
US8957487B2 (en) 2012-01-04 2015-02-17 Industrial Technology Research Institute Tunneling magneto-resistor reference unit and magnetic field sensing circuit using the same
CN102565727B (zh) * 2012-02-20 2016-01-20 江苏多维科技有限公司 用于测量磁场的磁电阻传感器
ITTO20121067A1 (it) * 2012-12-12 2014-06-13 St Microelectronics Srl Sensore magnetoresistivo integrato in una piastrina per il rilevamento di campi magnetici perpendicolari alla piastrina nonche' suo procedimento di fabbricazione
TWI513993B (zh) * 2013-03-26 2015-12-21 Ind Tech Res Inst 三軸磁場感測器、製作磁場感測結構的方法與磁場感測電路
TWI493209B (zh) * 2013-07-05 2015-07-21 Voltafield Technology Corp 一種單晶片三軸磁阻感測裝置
CN104656045B (zh) * 2013-11-17 2018-01-09 爱盛科技股份有限公司 磁场感测模块、测量方法及磁场感测模块的制作方法
CN106125020B (zh) * 2015-05-08 2019-02-26 爱盛科技股份有限公司 磁场感测装置及磁场感测模块
CN204964732U (zh) * 2015-09-08 2016-01-13 杭州士兰集成电路有限公司 单芯片三轴各向异性磁阻传感器
CN106597326B (zh) * 2015-10-16 2020-01-07 爱盛科技股份有限公司 磁场感测装置
TWI638140B (zh) 2016-11-09 2018-10-11 愛盛科技股份有限公司 磁場感測裝置
CN108072850B (zh) * 2016-11-09 2020-06-12 爱盛科技股份有限公司 磁场感测装置
CN110857952B (zh) * 2018-08-22 2022-03-08 爱盛科技股份有限公司 电流传感器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001094963A2 (de) 2000-06-09 2001-12-13 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Wheatstonebrücke, beinhaltend brückenelemente, bestehend aus einem spin-valve-system, sowie ein verfahren zu deren herstellung
US7425824B2 (en) * 2005-05-20 2008-09-16 Honeywell International Inc. Magnetoresistive sensor
US9018946B2 (en) * 2010-12-27 2015-04-28 Stmicroelectronics S.R.L. Magnetic field sensor having anisotropic magnetoresisitive elements, with improved arrangement of magnetization elements thereof
TWI412776B (zh) * 2011-07-20 2013-10-21 Voltafield Technology Corp 磁阻感測器及其製造方法
TWI565958B (zh) * 2015-05-08 2017-01-11 愛盛科技股份有限公司 磁場感測裝置及磁場感測模組

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