本文基于立体结构硅磁敏三极管,构建由四个硅磁敏三极管(SMST1、SMST2、SMST3和SMST4)和四个负载电阻(RL1、RL2、RL3和RL4)构成的单片集成二维磁传感器,该传感器包括四个基极(B1、B2、B3、B4)、四个集电极(C1、C2、C3、C4)和四个发射极(E1、E2、E3、E4)。通过分析硅磁敏三极管工作原理,给出单片集成二维磁传感器工作原理,理论分析给出,该单片集成二维磁传感器能够实现二维磁场检测。在此基础上,采用ATLAS软件构建单片集成二维磁传感器仿真结构模型,研究基区长度L、基区宽度w和集电结面积SC等因素对单片集成二维磁传感器IC-VCE特性和磁特性影响,完成结构尺寸优化。在此基础上,本文采用MEMS技术在p型<100>晶向高阻单晶硅衬底上实现单片集成二维磁传感器芯片设计、制作和封装。室温条件下,对封装完成的单片集成二维磁传感器进行IC-VCE特性和磁特性测试,并进行静态特性标定。实验结果给出,在VCE和IB相同条件下,基区长度L=140μm的单片集成二维磁传感器四个硅磁敏三极管电压磁灵敏度与电流磁灵敏度要高于基区长度L=180μm的单片集成二维磁传感器。当VCE=5.0 V、IB=4.0 mA时,单片集成二维磁传感器(L=140μm)中沿x轴方向两个硅磁敏三极管(SMST1和SMST3)具有相反磁敏感方向,磁灵敏度分别为114.6 mV/T和108.3 mV/T,沿y轴方向两个硅磁敏三极管(SMST2和SMST4)具有相反磁敏感方向,磁灵敏度分别为106.4 mV/T和111.4 mV/T,同时在匀强磁场中研究单片集成二维磁传感器沿z轴旋转时的磁特性,结果给出单片集成二维磁传感器x轴、y轴差分输出电压分别随旋转角度发生变化,可检测二维磁场。研究结果表明,该单片集成二维磁传感器中四个硅磁敏三极管磁灵敏度较高且一致性较好,可较好实现平面二维磁场的测量。