CN105408756B - 多分量磁场传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定磁场的两个或三个分量的磁场传感器设备(10)。为此，所述设备(10)包括至少一个具有两个半桥(16)的惠斯通电桥(14)，其中各半桥(16)包括至少两个电桥电阻(30)，并且两个电桥电阻(30)的至少一个是相对于X/Y磁场传感器平面(20)的磁场分量(34)的磁场敏感电阻(18)。两磁场敏感电桥电阻(18)之间对称布置有产生磁场分量的铁磁通量集中元件(22)，所述磁场分量相对于定向垂直于X/Y磁场传感器平面(20)的Z磁场分量(24)反对称并且处于X/Y磁场传感器平面(20)中。本发明还公开一种通过所述磁场传感器设备(10)测定外部磁场的二维或三维定向的方法。

Description

多分量磁场传感器

技术领域

本发明涉及一种用于测量磁场的两个或三个分量的磁场传感器。磁场敏感测量元件可采取磁阻电阻元件或霍尔元件的形式。这些布置适用于测量低强度的磁场，例如获得电子指南针。

背景技术

所讨论的此种类型的布置为已知。例如，DE102009008265描述了一种布置，其中软磁磁通引导的适当配置使测量外部磁场的多个分量成为可能。此处需要由磁通引导和传感器元件组成的单元以测量位于传感器平面的各分量。为测量垂直分量需要额外的传感器元件，其中适当的磁通引导将待测量的磁场的垂直分量导引或偏转，使得在传感器位置也形成位于传感器平面的水平磁场分量，所述水平磁场分量此后可由传感器元件检测。

DE102008041859描述一种用于测量定向为垂直于磁场传感器平面的Z磁场分量的布置，其中多个传感器元件相互连接形成磁场传感器元件单元并环绕特定的圆形通量引导元件布置。其提出在通量引导元件的外圆周处用与通量引导元件相邻布置的传感器元件通过测定水平的、对称的补偿磁场分量，间接测量垂直的Z磁场分量，所述补偿磁场分量在Z磁场分量中基于磁场不均匀性依靠通量引导元件而产生。进一步的传感器元件能够测定X/Y磁场传感器平面中的磁场分量，至少三种不同的磁场传感器元件单元被提供用于三维场测量。使用多个传感器元件可在测量精准度和抗干扰方面有所改善。上述方案的一个缺陷在于为检测多个磁场分量必需的空间需求，如指南针应用通常所需。

为设计磁场传感器设备的目的，现有技术中公开了在由铝、铜、金或银等非常导电的材料组成的AMR测量条上布置“巴伯极(barber’s pole)结构”，即薄的导电结构。巴伯极结构相对于AMR电阻条的纵向范围定向成45°。如图2所示，流经电阻条的电流被迫与电阻条的纵向范围成45°方向。结果是，图1中表示在电流矢量的定向上电阻的依赖关系的曲线向磁场矢量位移45°，这样，如图2所示，被转换为线性化区域。作为巴伯极结构的定向的函数，获得了为待测量的磁场的大小和电阻之间的线性化的正侧面或负侧面。

基于巴伯极结构的磁场传感器设备描述在例如DE3442278A1。四个这种具有不同定向的巴伯极结构的磁场传感器设备在惠斯通测量电桥中相互连接，其中由宏观电磁线圈产生的外部磁场初始磁化电阻条的内部磁化M₀以引起线性化电阻对外部磁场He的依赖关系。

DE4319146C2描述了对这种设计的改进。所述文件提出沿导体布置一系列具有巴伯极结构的AMR电阻器设备，通过该导体有翻转电流(flip current)流动，其中翻转电流导体引起AMR测量条的纵向中的初始磁化M₀。通过翻转即倒转内部磁化，能够重定向或者校正电阻特性。这种布置能够精确地测量外部磁场的一个分量。提供旋转90°的进一步的电阻设备足够测量位于传感器平面的第二分量。为测量进一步的分量，必须提供更多具有对应的额外空间需求的布置。为测定磁场的三维方向，三个磁场传感器元件单元通常以相互偏置90°的惠斯通测量电桥的形式提供。由此各传感器元件测量电桥能测量一个分量，其中测量电桥必须定向在X、Y和Z方向。尤其是在Z方向，即垂直于芯片基板或PCB基板的方向的布置，为生产3D传感器需要很大的安装空间以及较高的制造复杂性。

基于上述现有技术，在提供易于制造且能够测定传感器元件平面中的磁场分量和与其垂直的分量的2D或3D传感器方面出现问题。本发明的另一个目的在于使磁场的多个分量的紧凑且防干扰的测量成为可能。

所述目的通过根据独立权利要求1的布置实现。有利的进一步改进在后续的从属权利要求中描述。

发明内容

本发明公开一种测定磁场的两个或三个分量的磁场传感器设备，其包括至少一个具有两个半桥的惠斯通电桥，各半桥包括至少两个电桥电阻。两个电桥电阻的至少一个为位于X/Y平面中的具有灵敏度方向的磁场敏感电阻。铁磁通量集中元件对称地布置在两个磁场敏感电桥电阻之间，相对于定向为垂直于X/Y磁场传感器平面的Z磁场分量，所述铁磁通量集中元件产生位于X/Y磁场传感器平面中的反对称的磁场分量。

换句话说，公开一种惠斯通测量电桥的至少两个半桥，其电桥电阻包括与软磁磁通引导单元相反布置的磁阻元件。磁阻元件的磁化方向和由此导致的传感器元件的灵敏度方向可设置为基本平行或反平行。相反的半桥可相互连接以形成“惠斯通测量电桥”。

为简化对本发明的方案的描述，下文中位于平面内的分量定义为X分量，与传感器布置相垂直的分量定义为Z分量。传感器元件的灵敏度方向假定为处于X方向。

由于位于X方向的分量，磁场的位于X/Y传感器平面的磁场分量引起两个半桥中磁敏电桥电阻的第一电阻特性，第一电阻特性作用于电桥的中心抽头之间的差动电压ΔU＝U1–U2，或者作用于与基准电势U₀有关的中心轴头的电压变化U1、U2。由于通量集中元件，Z磁场分量引起两个位于X/Y传感器平面内的反对称的场分量，并且在磁敏电桥电阻中产生第二电阻特性。这样，考虑到X磁场分量上中心抽头电压U1、U2的已知的电阻特性，适当的评价电子产品能够测定X磁场分量和Z磁场分量的大小。由于磁化方向设置为使来自两个半桥的信号分量增加到全桥中，相应地其布置对X分量敏感。由于通量引导单元的存在，任一存在于半桥中的Z分量将提供符号正好相反的分量，然后由于全桥中信号分量的增加将不贡献于全局信号。

这样根据本发明的布置可通过至少一个可转换的半桥中的灵敏度方向检测相互垂直的两个磁场分量。

根据优选实施例，磁场敏感电桥电阻可为AMR、GMR或者TMR电阻。这些电阻具有磁场敏感优选方向，其中所述电阻以欧姆电阻的变化响应磁场分量的变化。AMR电阻的电阻特性曲线的特性可通过影响内部磁化而被影响，这样电阻特性曲线能可转换地修正以评价X和Z分量。

根据一个优选实施例，至少一个半桥的电桥电阻的电路布置可单独转换。因此获得关于X分量的修正的电阻特性，这样能够辨别在X磁场分量和Z磁场分量情况下的效果。

根据一个优选实施例，至少一个，优选全部磁场敏感电桥电阻具有可转换的电阻特性曲线。通过在至少一个磁阻电桥元件中转换磁化的内部方向，以及通过对两个或更多半桥的适当的信号评价，现在能够测量水平磁场分量(即位于传感器平面内的分量)和垂直于传感器平面的磁场分量。

在X方向中的磁场分量存在的情况下，如果一个半桥中磁化的方向以及随之的灵敏度的方向设置为使其各自在全桥中的贡献由于差分计算正好相互抵消，这种布置在此状态下对X方向中的分量是不敏感的。然而，如果待测量的磁场中存在Z分量，所述分量有助于半桥中的相反信号。全桥中的差分计算因此产生用于待测量的磁场的Z分量的测量信号。

一个优选实施例可包括至少一个能够翻转内部磁化，即倒转磁化的初始磁化转换单元，尤其是翻转导体，以定义至少一个磁场敏感电桥电阻的电阻特性曲线。借助于可在磁场敏感电桥电阻的下面或上面以螺旋或Z字形配置引导的翻转导体，尤其是单独地与各磁场敏感电桥电阻关联的翻转导体，通过为各磁场敏感电桥电阻单独指定短暂的翻转电流脉冲，能够产生翻转磁场，所述翻转磁场能修正电桥电阻的内部初始磁化状态以及由此产生的如图2所示的电阻特性曲线的特性。

原则上使四个电桥电阻的两个具有磁敏结构即足够。可以是电阻测量电桥的两个半桥的下方的两个、上方的两个或对角两个关联的电桥电阻。根据一个优选实施例，惠斯通测量电桥的全部电阻可以是磁场敏感电阻。磁场传感器设备的改良的灵敏度通过这种方式实现。

根据一个优选实施例，可包括两个惠斯通测量电桥，位于X/Y磁场传感器平面内的两个测量电桥的测量敏感磁场分量的定向选定为直角，即相互垂直。两个测量电桥在X/Y平面中相互偏移90°，使得一个测量电桥对X方向的磁场分量敏感，另一测量电桥对Y方向的磁场分量敏感。如果两测量电桥在通量集中元件周围对称布置，Z分量可对两测量电桥均有影响。由此Z分量可通过两个惠斯通测量电桥测定。在测定Z分量时为获得更高的精确度，优选可对Z分量的两个值求平均值。或者也可能想到将单独的测量电桥的半桥相对于通量集中元件对称布置，使得对于两个测量电桥中的一个只有Z磁场分量可测量。

通量集中元件的通量影响行为存在于非常高的导磁率(magnetic permeability)μ，由此Z磁场分量确实进入，即集中于通量集中元件中，使得Z磁场通量密度的非均匀性出现在优选的立方体或者立方形通量集中元件的外围区域。如图3所示，结果是沿优选的盘形通量集中元件的圆周，Z磁场分量的通量引导集中产生位于X/Y磁场分量中且垂直指向或远离通量集中元件的边缘的磁场分量。根据一优选实施例，铁磁通量集中元件可包括：铁，钴，镍，铁磁合金如AlNiCo、SmCo、Nd2Fe14B、Ni80Fe20(坡莫合金)、NiFeCo合金，或者它们的组合。铁磁通量集中元件具有提高的磁化率(magnetic susceptibility)以及由此提高的导磁率μ，这样非常大的Z磁场分量通量密度非均匀性可在通量集中元件的外围区域产生。

根据一个优选实施例，铁磁通量集中元件在X/Y磁场传感器平面中可具有对称的形状，尤其是镜像对称或旋转对称的形状，尤其是矩形，尤其是正方形，其中通量集中元件的侧边定向于X/Y方向。由于Z磁场分量，对称形状促进反对称的X/Y磁场分量的形成，这样电阻测量电桥的半桥中的电阻由于Z磁场分量对称地变化。通量集中元件优选采用长方体或立方体的形式。通量集中元件的尺寸优选为100-1000μm。

根据一个优选实施例，通量集中元件的上表面或下表面可位于X/Y磁场传感器平面。X/Y磁场传感器平面定义平行于芯片基板表面或板基板表面定位的平面，其中布置有磁场敏感电阻并且实现相对于位于此处的磁场分量的最大灵敏度。从图3可清楚地看出，Z磁场分量的方向在通量集中元件的上表面和下表面的区域中被最大地偏转，这样最大的X和Y磁场分量由于通量集中行为而出现于通量集中元件的下表面和上表面的平面。通过在通量集中元件的上表面或下表面的平面布置X/Y磁场传感器平面，能够获得关于Z磁场分量的变化的最大的磁场灵敏度。

本发明还公开一种通过上述磁场传感器设备测定磁场的两个或三个分量的方法，其中两个半桥中位于X/Y传感器平面内的磁场传感器分量在大小的第一变化中在半桥的中心抽头引起电压变化U1、U2，并且在大小的第二变化中在垂直于X/Y传感器平面的Z方向引起不同的电压变化。这样位于传感器平面的磁场分量对两个半桥的磁敏电阻具有相同的效果。根据电阻的电阻特性曲线轮廓和向半桥的分配，半桥中心抽头电压U1、U2以使差分电压ΔU增加或减小的方式变化。Z磁场分量在传感器平面中引起在磁敏电阻上作用于相反方向的反对称的磁场分量。这引起中心抽头电压U1、U2的相反的特性。Z磁场分量对测量电桥的电阻特性的影响与位于传感器平面的外部磁场分量的影响相反。评价电子产品识别到电阻中的这些相反的变化，并且，如果特定电阻的特性为已知，能得到关于Z分量的大小和关于X分量或X和Y分量的大小的结论。这样，利用单独的测量电桥，能够检测相互垂直的两个磁场分量，其中一个分量位于传感器平面，另一个磁场分量垂直于此。

根据所述方法的一个优选实施例，两个半桥的相互关联的磁场敏感电阻的电阻特性曲线的至少一个的转换尤其是成对的转换，或者电桥电阻的电路布置的转换可在至少一个半桥中进行，或者供应电压的转换，可在至少一个半桥中进行，其中，在第一状态M1、M3中，可通过相互对应的磁场敏感电桥电阻的相反指向的电阻特性曲线轮廓测量X/Y位置的磁场分量，在第二状态M2、M4中，可通过相互对应的磁场敏感电桥电阻的相同指向的电阻特性曲线轮廓测量位于Z方向的磁场分量。状态M1可定义为电阻测量电桥的两个半桥的两个相互关联的磁场敏感电阻的相反指向的电阻特性曲线。因此，例如，如果X磁场分量出现，第一半桥的第一磁场敏感电阻的阻抗增大，第二半桥的第二磁场敏感电阻的阻抗减小。如果两电阻均布置为半桥的下方电阻，差动电压ΔU＝U1–U2增大。Z磁场分量引起反对称的X磁场分量，结果是差动电压ΔU减少至趋向于零。状态M3可以相同方式定义，其中第一和第二电阻显示出与状态M1相反的电阻特性曲线特性。在状态M1中，定位于正X方向的分量可导致正差动电压ΔU>0，在状态M3中，可导致负差动电压ΔU<0。Z分量最小化差动电压ΔU≈0。状态M2和/或M4意味第一半桥的下电阻和第二半桥的下电阻的电阻特性曲线的相同指向特性。X磁场分量因此最小化差动电压ΔU≈0，并且Z磁场分量引起正差动电压ΔU>0(状态M2)或负差动电压ΔU<0。

根据优选的方法，状态的转换按照M1、M2、M1和M2或者M1、M2、M3和M4的顺序进行。由于顺序转换，例如在特定状态顺序中，X和Z磁场分量的大小可孤立考虑，其中在状态M1、M3中，差动电压能提供关于X分量的符号和大小的信息，在状态M2、M4中，能提供关于Z分量的符号和大小的信息。

测量电桥的电压偏移可通过评价单元方便地过滤掉。评价单元，例如通过输出翻转电流脉冲或电桥电阻之间的电路连接或者半桥电压的极性的转换，可以设定特定状态M1-M4并然后记录差动电压ΔU或半桥电压U1、U2。根据应用，状态转换频率可在几赫兹到几千赫兹的范围内变动。作为电阻中制造非均匀性的结果并且能够在磁场自由状态中被测定的两半桥电压之间的偏移，可通过评价单元对其考虑和过滤，从而获得更高的磁场测量精确度。

为测定和消除偏移，用于定义磁场传感器设备可想到的进一步的参数为芯片和通量引导元件的尺寸、芯片或半桥电阻距通量引导元件的距离或者关于磁化的顺序转换的细节。通量引导元件可采取离散单元的形式并且通过厚膜方法、电镀或印刷等过程可应用于芯片基板或板基板上。

附图说明

附图描述本发明的进一步的优点。附图展示了本发明的示例性实施例。附图、说明书和权利要求书包含很多特征的组合。当然，本领域技术人员也能单独考虑这些特征，并且将其结合至有用的进一步组合。

图1、图2表示具有巴伯极结构的现有技术电阻条。

图3表示具有通量集中元件的第一示例性实施例的芯片布置的Z-X平面的截面图。

图4-图7表示具有2个半桥的2D磁场传感器的另一实施例，各半桥仅具有一个磁阻电阻器。磁化的四个不同的内部方向具有特定关系，并且说明了在X和Z方向中具有外部磁场的各半桥电压的灵敏度。

图8-图11表示具有2个半桥的2D磁场传感器的另一实施例，各半桥具有两个磁阻电阻器。磁化的四个不同的内部方向具有特定关系，并且说明了在X和Z方向中具有外部磁场的各半桥电压的灵敏度。

图12表示用于测量外部磁场的所有三个分量的3D磁场传感器的另一实施例。

图13表示关于根据本发明的磁场传感器设备的灵敏度的不同方向的电路转换的示例性实施例。

附图中，相同的元件使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1表示通过磁场传感器设备100的AMR电阻条102的作为磁场M(H)对测量电流通量Is的方向的函数的电阻特性曲线。电阻特性曲线R(M)取决于公式R＝R_⊥+(R_＝-R_⊥)cos²(Θ)，其中θ表示电流流向Is和总体磁场M(H)之间的角度。总体磁场M(H)由内部初始磁化M₀的磁场和待测量的外部磁场He组成。由此可知，在He＜M₀的弱磁场的情况下，当外部磁场He变化时电阻器R中仅发生较小的变化。由于电阻特性曲线在该区域仅具有较小的梯度，对弱磁场的灵敏度相当低，因此这种配置有不足之处。

图2表示现有技术的AMR电阻设备100，其中提供具有巴伯极结构104(即，如镀金或铜等的高导电的镀条)的AMR电阻条102，在AMR电阻条102上倾斜45°。如示意图中所示，AMR电阻条102在与电阻条102的纵向范围大致成45°的方向产生通过AMR电阻条104的电流通量Is，这样相对于平行的内部磁化M₀或者垂直的外部磁场He，电流通量采取了45°的线性角度α。相应地，图1所示的电阻曲线被取代，尤其是在曲线轮廓比较陡峭的侧面范围内，其中电阻线性地依赖于磁场，这样外部磁场He的较小的变化导致AMR磁场传感器设备的电阻的总电阻R的线性变化。由于通过巴伯极结构的线性化，磁场传感器设备的灵敏度能显著提高。

图3表示根据本发明的磁场传感器设备10的第一示例性实施例，该示意图基于DE102008041859A1的示意图。图3所示的磁场传感器设备10包括位于基板32的表面上的软磁磁通集中元件22，在这种情况下，支持AMR传感器等的半导体芯片作为磁场敏感电桥电阻18。图3明确示出了待检测且定位于Z方向的磁场Hz24的通量线在通量集中元件22的外围区域中从其最初的垂直的Z方向偏转到水平的X方向，这样所述通量线可由磁场敏感电桥电阻18测量。反对称的Hx分量34在相邻于元件22的外围区域布置的电阻器22上以相反方向形成。由于在从垂直向水平偏转的通量集中元件22的材料中由场线24覆盖的距离小于从水平向垂直偏转所覆盖的距离，由此获得较小的偏转效果，即关于明显更小的Hx分量的Hz场强，由于电桥电阻30的高灵敏度，Hx分量能被确定。为提高测量效果，通量集中元件22可以沉入到半导体芯片的衬底层32中，该方式此处未示出。X/Y磁场传感器平面，即与芯片基板32平行的平面，位于立方形通量集中元件22的表面的水平，其中Hx分量引起电桥电阻18中电阻的最大变化。如图3所示，当Hz分量进入通量集中元件22时，Hx分量在Hz分量的场强轮廓中处于最高水平并且相应地可由电桥电阻18高灵敏度地检测。

图4至图11表示根据本发明的磁场传感器设备10的两个进一步示例性实施例，其中利用具有巴伯极结构的AMR磁场电阻18，如图2所示，其电阻特性曲线可通过内部初始磁化的修正而转换。仅在图4上方的子图形中显示附图标记；所述附图标记能够适当变动而应用于图5至图11，在图5至图11中为清楚起见而省略了所述附图标记。

图4至图7表示2D磁场传感器设备10，其包括惠斯通测量电桥14的2个半桥16a、16b。两个半桥16a、16b之间布置有高导磁性材料(如坡莫合金)的立方形通量集中元件22。各半桥16a、16b分别包括一对两个电桥电阻30a–30c和30b–30d。两个半桥16a、16b的相互关联的下方的电桥电阻30a、30b采用磁场敏感电桥电阻18a、18b的形式。进一步关联的电桥电阻30c、30d是不受磁场影响的欧姆电阻。两个磁场敏感电阻18a、18b的每一个分别具有电阻特性曲线36a和36b，其由黑色箭头表示并与图2所示的电阻特性曲线36a、36b相对应。

图4表示第一状态M1，关于Hx分量34，其中电阻18a具有图2左边所示的电阻特性曲线，电阻18b具有图2右边所示的电阻特性曲线。图4中上方的子图形清楚表明，当Hx分量34增大时，第一半桥16a的电压U1增大，而第二半桥16b的电压U2下降，这样差动电压ΔU增大。图4中下方的子图形表示关于Z磁场分量24Hz的特性。Hz分量24引起相对于第一半桥16a的负X方向中的Hx分量以及相对于第二半桥16b的正X方向中的反对称的Hx分量。结果是，在特定状态M1中，两个半桥电压U1、U2下降，这样差动电压ΔU趋向于零。

图5表示相对于第二状态M2，响应于Hx和Hz分量的磁场传感器设备的特性，其中两电阻18a、18b遵循图2中右边的电阻特性曲线36b。在这种情况下，Hx分量34引起趋向于零的差动电压ΔU，并且Hz分量24引起正向上升的差动电压ΔU。

图6表示对应于图4的状态M1的状态M3，但是两电阻18a、18b现在分别具有反对称的电阻特性曲线36b和36a。相同的情况适用于图7的状态M4，其对应图5的状态M2。

图8至图11表示2D磁场传感器设备10的另一示例性实施例，其中所有的电桥电阻30均为磁场敏感电阻18。对应于图4的图8表示附图中所示的四个电桥电阻18a至18d的第一状态M1。图9至图11表示对应于图5至图7的进一步的状态M2至M4。状态M1和M3相互对应，其中电阻18a至18d的特性曲线轮廓36a、36b以反对称方式成对。相同的情况适用于状态M2和M4，其中在半桥16a、16b中分别关联的下方和上方的电阻18a-18b和18c-18d具有对称的电阻特性曲线36a、36b。上方的子图形表示关于Hx分量34的电压特性U1、U2，下方的子图形表示关于Hz分量24的电压特性U1、U2。

状态M1、M3可用于测定Hx分量34的强度和方向，状态M2、M4可用于测定Hz分量24的强度和方向。

图12表示通过两个惠斯通测量电桥14a、14b测定三维磁场轮廓的磁场传感器设备10的另一示例性实施例。在3D传感器设备10的情况下，通量集中元件22具有大体成正方形的形状，其中由于多个状态的定义，不只Hx还有Hy和Hz分量可通过两个差动电压ΔUa和ΔUb测定。Hz分量的大小可通过测量电桥14a和测量电桥14b而被检测。通过计算两个测定的Hz的平均值可获得更高的精度。

最终，图13a和图13b表示磁场传感器设备10的另一示例性实施例的电气等效电路图。相应地，图13a在左侧的子图形中表示对应于图9处于状态M2的配置的桥接电路。所述布置对于测量Z轴的分量敏感。如果电桥电阻18a至18d的所有终端触点都相互独立地可接触，图13a的右侧子图形表示与供应电压Vss、接地电势GND或中心抽头电压U1、U2接触的各电桥电阻18a至18d，以及作为结果的差动电压ΔU＝U1–U2。

图13b表示基于图13a的三个配置，与图13a相比，其具有在X方向的灵敏度方向。除元件18d和18b(左侧子图形)的磁化方向的转换外，通过转换右侧半桥16b(中间子图形)的供应电压，或者与图13a相比通过交换右侧半桥16b中的电阻18b和18d的电路布置可实现灵敏度方向的转换。

本发明联合垂直的磁场分量在铁磁体通量集中元件的帮助下在传感器平面中向反对称的磁场分量的偏转，优点在于转换和/或翻转灵敏度的方向，其中通过适当的评价电子产品可消除测量偏移。

Claims (13)

1.一种测量磁场的两个或三个分量的磁场传感器设备(10)，包括至少一个具有两个半桥(16)的惠斯通测量电桥(14)，各半桥(16)包括至少两个电桥电阻(30)并且两个电桥电阻(30)的至少一个是相对于位于X/Y磁场传感器平面(20)的磁场分量(34)的磁场敏感电桥电阻(18)，铁磁通量集中元件(22)对称地布置在两个磁场敏感电桥电阻(18)之间，相对于定向为垂直于X/Y磁场传感器平面(20)的Z磁场分量(24)，铁磁通量集中元件(22)产生位于X/Y磁场传感器平面(20)中的反对称的磁场分量，其特征在于：

电桥电阻(18、30)的电路布置或者至少一个半桥(16)的供应电压是可单独转换的，以及/或者至少一个磁场敏感电桥电阻(18)具有可转换的电阻特性曲线(36)，由此两个半桥(16)的相互关联的磁场敏感电桥电阻(18)的电阻特性曲线的至少一个的转换，或者电桥电阻(18、30)的电路布置的转换能在至少一个半桥(16)中进行，其中，在第一状态M1、M3中可测量X/Y位置的磁场分量(34)，在第二状态M2、M4中可测量位于Z方向的磁场分量(24)。

2.根据权利要求1所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

磁场敏感电桥电阻(18)为AMR、GMR或TMR电阻。

3.根据权利要求1或2所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

包括至少一个能够翻转即倒转所述电桥电阻(18、30)的内部磁化的初始磁化转换单元，以定义至少一个磁场敏感电桥电阻(18)的电阻特性曲线(36)。

4.根据权利要求3所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

惠斯通测量电桥(14)的所有电桥电阻(30)都是磁场敏感电桥电阻(18)。

5.根据权利要求4所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

包括两个惠斯通测量电桥(14a、14b)，其中两个惠斯通测量电桥(14a、14b)的位于X/Y磁场传感器平面(20)的测量敏感磁场分量(34)的定向相互垂直。

6.根据权利要求5所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

铁磁通量集中元件(22)包括铁，钴，镍，铁磁合金，或者它们的组合。

7.根据权利要求6所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

所述铁磁合金为AlNiCo、SmCo、Nd2Fe14B、Ni80Fe20、NiFeCo合金。

8.根据权利要求6所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

铁磁通量集中元件(22)在X/Y磁场传感器平面(20)中具有对称的形状，其中铁磁通量集中元件(22)的侧边定向于X/Y方向。

9.根据权利要求8所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

所述对称的形状为镜像对称或旋转对称的形状。

10.根据权利要求8所述的磁场传感器设备(10)，其特征在于：

铁磁通量集中元件(22)的上表面或下表面位于X/Y磁场传感器平面(20)中。

11.一种通过根据权利要求1-10中任一项所述的磁场传感器设备(10)测定磁场的两个或三个分量的方法，其特征在于：

两个半桥(16)的相互关联的磁场敏感电桥电阻(18)的电阻特性曲线的至少一个的转换，或者电桥电阻(18、30)的电路布置的转换在至少一个半桥(16)中进行，其中，在第一状态M1、M3中，可通过相互对应的磁场敏感电桥电阻(18)的相反指向的电阻轮廓测量X/Y位置的磁场分量(34)，在第二状态M2、M4中，可通过相互对应的磁场敏感电桥电阻(18)的相同指向的电阻轮廓测量位于Z方向的磁场分量(24)，这样两个半桥(16)中位于X/Y磁场传感器平面内的磁场分量(34)在大小的第一变化中在半桥(16)的中心抽头引起电压变化U1、U2，并且在大小的第二变化中在垂直于X/Y传感器平面的Z方向引起不同的电压变化。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

状态的转换按照M1、M2、M1和M2或者M1、M2、M3和M4的顺序进行。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于：

惠斯通测量电桥(14)的电压偏移通过评价单元过滤。