【摘 要】
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针对航空航天、深海探测等领域对空间磁场矢量（B）测量的迫切需求,通过对比空间磁场矢量的测量方法,分析磁灵敏度一致性、交叉干扰等主要性能指标。结合硅磁敏三极管（Silicon magnetic sensitive transistor,SMST）的基本结构和磁敏感特性,设计给出一种高性能空间磁场矢量传感器,该传感器由封装板上芯片Ⅰ和芯片Ⅱ构成,芯片Ⅰ包括x方向磁敏感单元（SMST1和SMST3）和y
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针对航空航天、深海探测等领域对空间磁场矢量（B）测量的迫切需求,通过对比空间磁场矢量的测量方法,分析磁灵敏度一致性、交叉干扰等主要性能指标。结合硅磁敏三极管（Silicon magnetic sensitive transistor,SMST）的基本结构和磁敏感特性,设计给出一种高性能空间磁场矢量传感器,该传感器由封装板上芯片Ⅰ和芯片Ⅱ构成,芯片Ⅰ包括x方向磁敏感单元（SMST1和SMST3）和y方向磁敏感单元（SMST2和SMST4）,用于测量xy平面磁场分量Bx和By;芯片Ⅱ包括z方向磁敏感单元（SMST5和SMST6）,用于测量z方向磁场分量Bz。为了改善传感器的性能,芯片Ⅱ镶嵌在芯片Ⅰ上,使3个磁敏感方向（x方向、y方向和z方向）的磁敏感单元磁敏感中心接近重合且磁敏感方向正交,提高空间磁场矢量传感器的正交性。采用TCAD-ATLAS器件仿真软件构建传感器结构仿真模型,分析SMST的Ic-Vce特性及磁敏感单元的磁敏特性等,在此基础上,采用MEMS（Micro electro mechanical system,MEMS）技术在＜100＞晶向p型高阻单晶硅片上完成磁敏感单元芯片制作和传感器无磁化封装。在室温条件下,通过对空间磁场矢量传感器的静态特性进行标定,分别研究磁敏特性、磁灵敏度一致性和交叉干扰。实验结果表明,当电源电压为5.0 V、基极电流为5.0 m A,集电极负载电阻为1.5 kΩ,在外加磁场-0.3～0.3 T范围内时空间磁场矢量传感器三个磁敏感单元的磁灵敏度分别为Sxx=270.1 m V/T、Syy=278.1m V/T、Szz=279.8 m V/T,磁灵敏度交叉干扰低于1%,具有很好的磁灵敏度一致性和正交性。
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