磁通門(mén)是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁鐵芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線(xiàn)性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)的一種傳感器。磁通門(mén)傳感器也稱(chēng)磁強(qiáng)計(jì)，由探頭和接口電路組成，具有分辨率高（最高可達(dá)10-11T）、測(cè)量弱磁場(chǎng)范圍寬（在10-8T以下）、可靠、簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)、耐用、能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的分量和適于在高速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)。磁通門(mén)傳感器的研究起始于1928年，幾年后才出現(xiàn)了利用磁性材料自身磁飽和特性的磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)，它被用來(lái)測(cè)量1mT以下的直流或低頻交流磁場(chǎng)。1936年，Aschenbrenner和Goubau稱(chēng)達(dá)到了0.3nT的分辨率。在第二次世界大戰(zhàn)中，用于軍事探潛的磁通門(mén)傳感器有了較大的發(fā)展。磁通門(mén)從其問(wèn)世以來(lái)得到了不斷的發(fā)展和改進(jìn)，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，如地磁研究、地質(zhì)勘探、石油測(cè)井、空間磁場(chǎng)探測(cè)、磁性導(dǎo)航、武器偵察、探潛、磁性材料測(cè)試和材料無(wú)損探傷等弱磁場(chǎng)探測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，磁通門(mén)在宇航工程中也得到了重要應(yīng)用，例如，用來(lái)控制人造衛(wèi)星和火箭的姿態(tài)，測(cè)繪太陽(yáng)的“太陽(yáng)風(fēng)”和帶電粒子相互作用的空間磁場(chǎng)、月球磁場(chǎng)、行星磁場(chǎng)以及星際磁場(chǎng)的圖形等。美國(guó)宇航局（NASA）目前正在制訂的一項(xiàng)雄心勃勃的微型儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃，主要目的是發(fā)展適合21世紀(jì)的小型、低價(jià)、高性能航天器，利用MEMS技術(shù)對(duì)航天器有效載荷的某些機(jī)電部件進(jìn)行微型化，以極大地減小各種科學(xué)儀器和傳感器的體積和質(zhì)量，提高探測(cè)器的功能密度。美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）稱(chēng)這些微型儀器將是新的微型實(shí)驗(yàn)室的心臟，它們主要包括：火星登陸器、微加速度計(jì)、微磁強(qiáng)計(jì)、微濕度計(jì)、微氣象站、微地震儀、微集成相機(jī)、微成像光譜儀以及微推進(jìn)器等。由此可見(jiàn)，微型磁通門(mén)在其計(jì)劃中的位置。

傳統(tǒng)制造磁通門(mén)的方法是在高導(dǎo)磁鐵芯上用機(jī)械的方法纏繞上勵(lì)磁線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈制成探頭，再與接口電路連接起來(lái)，這種方法制作的磁通門(mén)在體積、質(zhì)量以及功耗等許多方面都難以實(shí)現(xiàn)微型化。目前，利用MEMS技術(shù)與半導(dǎo)體集成電路工藝相結(jié)合是研制微型磁通門(mén)傳感器的突破口。

微型磁通門(mén)的研究起步比較晚，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，日本、美國(guó)以及東歐一些國(guó)家的學(xué)者才開(kāi)始嘗試?yán)肕EMS技術(shù)來(lái)制作微型磁通門(mén)及其系統(tǒng)，并取得了一系列的成果。由于微加工技術(shù)的要求，微型固態(tài)傳感器必須制作在某種固體襯底材料上，襯底材料的不同，使得傳感器的制作方法也不同。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前微型磁通門(mén)的制造工藝主要分為三種: 一是利用PCB板加工制作磁通門(mén)探頭,2000年，瑞士的O.Dezuari等發(fā)表了他們利用三層PCB板制作微型磁通門(mén)探頭的技術(shù)，該磁通門(mén)在10kHz的勵(lì)磁頻率下，靈敏度為18V/T。 與此同時(shí)，其同胞Pavel Kejik等也制作出PCB板式探頭的磁通門(mén)傳感器，在8.4kHz的頻率激勵(lì)下，其靈敏度為55V/T。二是在非半導(dǎo)體（如釩、玻璃等）襯底上制作磁通門(mén)探頭。1994年，I.Vincueria等利用平面加工技術(shù)在金屬釩襯底上制作了微型磁通門(mén)探頭。線(xiàn)圈由Ti-Pd-Cu三層構(gòu)成，其中Ti和Pd是用低壓氣相淀積（LPVD）方法制作，Cu是用電鍍的方法制作而成。另外，2000年P(guān).A.Roberson發(fā)表了制作在玻璃上的微型磁通門(mén)傳感器。三是在半導(dǎo)體材料特別是硅襯底上制作磁通門(mén)探頭以及包括接口電路在內(nèi)的磁通門(mén)系統(tǒng)。1990年，瑞士的T. Seitz首先采用微電子平面工藝制作了世界上第一個(gè)微型磁通門(mén)傳感器，該磁通門(mén)將磁芯和感應(yīng)線(xiàn)圈集成到一個(gè)芯片上。此后日本、德國(guó)、美國(guó)以及瑞士的科學(xué)家也都開(kāi)展了微型磁通門(mén)的研究，并相繼報(bào)道了他們的研究成果。日本的S. Kawahito等從1993年開(kāi)始先后研制出單芯、雙芯、環(huán)芯磁通門(mén)探頭以及探頭與接口電路集成在一起的微型磁通門(mén)傳感器系統(tǒng)；德國(guó)的R.Gottfried等于1996年研制出帶有三個(gè)線(xiàn)圈的與接口電路集成在一個(gè)芯片上的雙芯磁通門(mén)系統(tǒng)，并對(duì)此結(jié)構(gòu)的磁通門(mén)進(jìn)行了一系列的研究；1999年，美國(guó)的T. M. Liakopouls等首次制作出微結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)環(huán)芯磁通門(mén)探頭；2000年，瑞典的L.Chiesi等發(fā)表了另一種雙芯的集成微型磁通門(mén)系統(tǒng)。人們利用半導(dǎo)體硅材料研究制作的各種磁通門(mén)探頭和磁通門(mén)系統(tǒng)存在著許多差別，各有其特點(diǎn)。與在PCB板上或其他襯底材料上制作磁通門(mén)傳感器的方法相比較,在半導(dǎo)體襯底上制作磁通門(mén)傳感器具有無(wú)比的優(yōu)越性。首先半導(dǎo)體微電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到微米、納米數(shù)量級(jí)，這對(duì)磁通門(mén)傳感器尺寸的進(jìn)一步縮小奠定了基礎(chǔ)；其次利用半導(dǎo)體襯底不僅可以將磁通門(mén)的探頭部分集成在一起，而
且還能將磁通門(mén)探頭及其接口電路制作在同一芯片上，使得整個(gè)儀器的尺寸大大減小，同時(shí)還能減小損失在連線(xiàn)、分立器件等上的功耗，及其引起的噪聲等，進(jìn)一步提高磁通門(mén)的靈敏度和分辨率。

微型磁通門(mén)傳感器的研究方向如下：①系統(tǒng)化，將探頭與接口電路完全集成在一個(gè)芯片上，制成真正的磁通門(mén)MEMS系統(tǒng)；②陣列化，根據(jù)需要在一個(gè)芯片上制作一系列磁通門(mén)探頭不僅可以提高傳感器的性能，也可完成某些特定的功能，如制作微型磁羅盤(pán)；③利用微加工技術(shù)，從而提高磁通門(mén)傳感器的性能，特別是磁芯的性能；④利用計(jì)算機(jī)模擬與仿真軟件對(duì)磁通門(mén)的接口電路進(jìn)行模擬優(yōu)化，提高電路的性能；⑤利用計(jì)算機(jī)對(duì)微型磁通門(mén)探頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算，以縮短設(shè)計(jì)周期，提高研究效率，進(jìn)一步降低成本；⑥向?qū)嵱没⑸唐坊较虬l(fā)展，從而促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。