集成CMOS霍尔效应传感器的新技术

"这篇论文介绍了一种新型的CMOS霍尔效应传感器技术。与传统的霍尔片传感器不同，其中传感器接触通常由高度掺杂的低欧姆接触组成，该提议的传感器利用寄生的垂直pnp双极结型晶体管（BJT）来感知并放大洛伦兹力在垂直磁场存在下产生的霍尔电流。霍尔效应在这种配置中出现，使得传感器能够在单个CMOS芯片上实现磁场检测与信号放大。" 霍尔效应是物理学中的一个重要概念，由霍尔在1879年发现，它是磁电效应的一个实例。当电流通过一个置于磁场中的导体或半导体时，由于洛伦兹力的作用，导体两侧会产生电压，这个现象被称为霍尔电压。霍尔效应不仅用于研究材料的导电性质，如判断半导体材料的导电类型（n型或p型）、测量载流子浓度和载流子迁移率，而且被广泛应用在各种传感器设计中，例如角度传感器、磁强计、电流传感器等。 CMOS（互补金属氧化物半导体）霍尔效应传感器结合了数字和模拟电路的优势，可以在单片集成电路中实现高集成度和低功耗。传统的霍尔效应传感器通常需要外部电路来放大微弱的霍尔电流，但这篇论文提出的新型传感器利用了CMOS工艺中的寄生器件——垂直pnp BJT，这种器件可以内置地感知和放大霍尔电流，从而减少了对外部组件的依赖，提高了传感器的性能和可靠性。 文章提及的CMOS霍尔电流传感器的工作原理是：当磁场垂直于流过传感器的电流时，会在半导体内部产生霍尔电压，这个电压驱动寄生的BJT工作，BJT放大了霍尔电流，使得信号足够强，可以被后续电路处理。这种方法降低了传感器的噪声，提高了灵敏度，并可能允许更小的封装尺寸，这对于便携式设备和物联网应用来说尤其重要。 关键词：霍尔效应、CMOS、霍尔电流、洛伦兹力、垂直pnp双极结型晶体管（BJT），这些关键词突出了本文的核心研究内容，即利用CMOS工艺创新地设计霍尔传感器，以及在磁场检测和信号处理方面的改进。通过这样的设计，传感器可以更精确地检测微弱磁场变化，同时减少系统复杂性和成本。