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2、传感技术及MEMS磁传感器

2.1 传感技术

可以采用不同的传感技术制备MEMS磁传感器，例如压阻式、电容和光学技术。这些技术能够将磁场信号分别转换成电信号或光信号。在电信号检测中，当电源受限或存在强电磁干扰时，会影响其应用。而光信号检测在强电磁场作用及长距离传输等条件下应用比电信号检测更有优势，因此常应用在极端场合。此外，为了获得高的分辨率和灵敏度，MEMS磁传感器需要配有低电子噪声和寄生电容的信号调制系统。

2.2 各类MEMS磁传感器

V. Kumar等报道通过内部热压阻振荡放大器实现的洛仑兹力谐振MEMS磁力计具有极高的灵敏度。他们采用偏置电流调谐方法，将谐振器的有效品质因子从680提高到1.14x10^6，已证明内部放大系数提高了1620倍。此外，谐振器偏置电流的增加除了改善器件的品质因子外，也使器件的灵敏度提高了2400倍（从0.9 μV·nT^（-1）到 2.107 mV·nT^（-1）） 。在直流偏置电流为7.245 mA时，获得灵敏度为2.107 mV·nT^（-1），本底噪声为2.8 pT·Hz^（-1/2）。

E. Mehdizadeh等报道了基于洛伦兹力在低电阻率n型SOI衬底上制造的MEMS磁传感器，其主元件的SEM和电连接分别如图2所示。该传感器利用了双板硅谐振器（厚度10 μm，其中具有10 μm x 200 nm的金线），其中间设计的2个窄梁与2个Si板连接；当谐振器在平面振动模式下振荡时，它会受到周期性的拉伸和压缩应力，因此呈现压阻特性。谐谐振器的品质因子在大气压下被放大（从1140到16900） 。此外，该传感器可通过增加谐振器振动幅度来提高其灵敏度。在空气中，当谐振频率为2. 6 MHz、品质因子为16900时，获得传感器灵敏度为262 mV/T。

017-141666 RT 116 PRESSURE CONTROL/IP

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A. L. Herrera-May等制备了具有简单谐振器和线性电响应的MEMS磁传感器。它由穿孔板（472μm x 300 μm x 15 μm） 、4 个弯曲梁（18 μm x 15 μm x 15 μm） 、2 个支撑梁（60 μm x 36 μm x 15 μm）和4个p型压敏电阻构成的惠斯登电桥形成，见图3。在SOI衬底上采用标准的体微加工工艺制造器件，通过调整激励电流控制器件的动态范围使其保持线性电响应，获得器件品质因子为419. 6、灵敏度为230 mV·T、分辨率为2. 5 μT，功耗为12 mW。该传感器适合应用于非破坏性的磁性测试及铁磁材料缺陷和腐蚀的检测。

 

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