[发明专利]一种半导体磁场传感器及其操作方法

说明书

本发明涉及传感器技术领域，公开了一种半导体磁场传感器及其操作方法，该半导体磁场传感器包括：磁敏三级管与电致变色单元，磁敏三极管包括发射极与集电极，发射极与电源线相连，集电极与第一开关的一端相邻，第一开关的另一端分别与电致变色单元的第一电极和第二开关的一端相连，第二开关的另一端与电源的一端相连，电源的另一端与电致变色单元的第二电极分别与地线相连，磁敏三极管将磁场信息转化为电信号，电致变色单元接收电信号并通过颜色变化显示磁场信息。上述半导体磁场传感器无需额外增加复杂的接口电路，通过人眼即可直接快速获得当前环境的磁场信息，具有结构简单、成本低、体积小、功耗低、操作简单、使用方便等优点。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种通过颜色显示磁场的半导体磁场传感器及其操作方法。

背景技术

磁场传感器是具有将自然界或人类社会中存在的各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的器件。半导体磁场传感器是磁场传感器的一种重要类型，具有结构和制备工艺简单、成本低、一致性好以及易于接口电路集成等优点。半导体磁场传感器主要包括二极管和晶体管两种形式，相比也前者，基于晶体管的半导体磁场传感器(或称为磁敏三极管、磁敏晶体管)具有灵敏度、操作方式灵活多样等优点，因此，是当前的研究热点之一。

其中，磁敏三极管与普通双极性晶体管类似，具有3个端子(分别为发射极、基极和集电极)，在外加磁场作用下，它的集电极电流以及基极电流会随着磁场的方向以及强度发生变化，从而实现将磁场转换为电信号。为了最终实现磁场的测量，该传感器还需进一步使用接口电路进行电信号的检测和显示(或读出)。

然而，接口电路的使用一方面有助于提高传感器的测量精度；但另一方面，却也增加了传感器的设计与制备的难度和成本，并且还增加了传感器的体积和功耗，对于一些对传感器成本和功耗有严格要求而对其精度无高要求的领域(如消费类电子产品)，上述方案越来越难以满足技术发展的需求。

因此，如何在不增加传感器成本与功耗的前提下直接、快速的获得当前环境的磁场信息是急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种半导体磁场显示器及其操作方法，通过磁敏三极管将磁场信息转化为电信号，电致变色单元接收电信号并通过颜色变化显示磁场信息，从而无需额外增加复杂的接口电路，通过人眼即可直接、快速的获得当前环境的磁场信息。

为了实现上述技术目的，一方面本发明实施例采用如下技术方案：

一种半导体磁场传感器，半导体磁场传感器包括：磁敏三级管与电致变色单元，磁敏三极管包括发射极与集电极，发射极与电源线相连，集电极与第一开关的一端相邻，第一开关的另一端分别与电致变色单元的第一电极和第二开关的一端相连，第二开关的另一端与电源的一端相连，电源的另一端与电致变色单元的第二电极分别与地线相连，磁敏三极管将磁场信息转化为电信号，电致变色单元接收电信号并通过颜色变化显示磁场信息。

进一步的，电致变色单元包括自下而上依次设置在基底上的第一电极、离子存储层、电解质层、电致变色层、第二电极。

进一步的，电致变色层的厚度为50-500nm；电致变色层的材料为WO₃、V₂O₅、NiO、聚苯胺或聚噻吩中的任意一种。。

进一步的，第一电极为对电极且第二电极为工作电极；或第一电极为工作电极且第二电极为对电极。

进一步的，第一开关与第二开关的工作状态相反。

为了实现上述技术目的，另一方面本发明实施例还采用如下技术方案：

一种半导体磁场传感器的操作方法，采用如上的半导体磁场传感器，通过电致变色单元中电致变色层的颜色变化显示磁场信息，包括如下步骤：