磁傳感器廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)和電子產(chǎn)品中以感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)丈量電流、位置、方向等物理參數(shù)。在現(xiàn)有技能中,有很多不一樣類型的傳感器用于丈量磁場(chǎng)和別的參數(shù),例如選用霍爾(Hall)元件,各向異性磁電阻(Anisotropic Magnetoresistance, AMR)元件或巨磁電阻(Giant Magnetoresistance, GMR)元件為靈敏元件的磁傳感器。TMR(Tunnel MagnetoResistance)元件是近年來(lái)開端工業(yè)運(yùn)用的新式磁電阻效應(yīng)傳感器,其運(yùn)用的是磁性多層膜資料的地道磁電阻效應(yīng)對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng),比之前所發(fā)現(xiàn)并實(shí)踐運(yùn)用的AMR元件和GMR元件具有更大的電阻改變率。咱們一般也用磁地道結(jié)(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)來(lái)代指TMR元件,MTJ元件相對(duì)于霍爾元件具有非常好的溫度穩(wěn)定性,更高的靈敏度,更低的功耗,非常好的線性度,不需求額定的聚磁環(huán)構(gòu)造;相對(duì)于AMR元件具有非常好的溫度穩(wěn)定性,更高的靈敏度,更寬的線性規(guī)劃,不需求額定的set/reset線圈構(gòu)造;相對(duì)于GMR元件具有非常好的溫度穩(wěn)定性,更高的靈敏度,更低的功耗,更寬的線性規(guī)劃。
開展進(jìn)程
磁傳感器的開展,在本世紀(jì)70~80 時(shí)代構(gòu)成高潮。90 時(shí)代是已開展起來(lái)的這些磁傳感器的老練和完善的期間!
(1) 集成電路技能的運(yùn)用。將硅集成電路技能用于磁傳感器,開端于1967 年。Honeywell 公司Mi2croswitch 分部的科技人員將Si 霍爾片和它的訊號(hào)處理電路集成到一個(gè)單芯片上,制成了開關(guān)電路,首開了單片集成磁傳感器之先河。現(xiàn)在,現(xiàn)已呈現(xiàn)了磁敏電阻電路、巨磁阻電路等很多種功用性的集成磁傳感器。強(qiáng)力磁鐵
(2) InSb 薄膜技能的開發(fā)成功,使InSb 霍爾元件產(chǎn)值大增,本錢大幅度降低。最早運(yùn)用這種技能獲得成功的日本旭化成電子公司,如今可年產(chǎn)5 億只以上。
(3) 強(qiáng)磁性合金薄膜。1975 年面市的強(qiáng)磁合金薄膜磁敏電阻器運(yùn)用的是強(qiáng)磁合金薄膜中的磁敏電阻各向異性效應(yīng)。在與薄膜外表平行的磁場(chǎng)效果下,以坡莫合金為代表的強(qiáng)磁性合金薄膜的電阻率呈現(xiàn)出2 [%]~5 [%]的改變。運(yùn)用這種效應(yīng)已制成三端、四端磁阻器材。四端磁阻橋已很多用于磁編碼器中,用來(lái)檢查和控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外,還作成了磁阻磁強(qiáng)計(jì)、磁阻讀頭以及二維、三維磁阻器材等。它們可檢查10 - 10~10 - 2 T 的弱磁場(chǎng),靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好, 將變成弱磁場(chǎng)傳感和檢查的首要器材。
(4) 巨磁電阻多層膜。由不一樣金屬、不一樣層數(shù)和層間資料的不一樣組合,可以制成不一樣的機(jī)制的巨磁電阻(giant magneto - resistance) 磁傳感器。它們呈現(xiàn)出的隨磁場(chǎng)而改變的電阻率,比單層的各向異性磁敏電阻器的要高出幾倍,正遭到研發(fā)高密度記載磁盤讀出頭的科技人員的極大重視,F(xiàn)在已見(jiàn)有5 G字節(jié)的自旋閥頭的規(guī)劃剖析的報(bào)道。
(5) 各種不一樣成分和份額的非晶合金資料的選用,及其各種處理技能的引進(jìn),給磁傳感器的研發(fā)注入了新的生機(jī),已研發(fā)和出產(chǎn)出了雙芯多諧振蕩橋磁傳感器、非晶力矩傳感器、壓力傳感器、熱磁傳感器、非晶大巴克豪森效應(yīng)磁傳感器等[4 ] 。近來(lái)發(fā)現(xiàn)的巨磁感應(yīng)效應(yīng)(giant magneto inductive effect) 和巨磁阻抗效應(yīng)(giant magneto - impedance effect) ,比巨磁電阻的呼應(yīng)靈敏度高一個(gè)量級(jí),可能做成磁頭,變成高密度磁盤讀頭的有力競(jìng)爭(zhēng)者。運(yùn)用非晶合金的高導(dǎo)磁率特性和可做成細(xì)絲的機(jī)械特性,將它們用于磁通門和威根德等器材中,替代坡莫合金芯,使器材功用得到大大的改進(jìn)。
(6) Ⅲ- Ⅴ族半導(dǎo)體異質(zhì)構(gòu)造資料。例如,在InP 襯底上用分子束外延技能生長(zhǎng)In0. 52Al0. 48As/In0. 8Ga0. 2As ,構(gòu)成假晶構(gòu)造,發(fā)作二維電子氣層,其層厚是分子級(jí)的,這種資料的能帶構(gòu)造發(fā)作改變。用這種資料來(lái)制作霍爾元件,其靈敏度高于市售的 InSb 和GaAs 元件,在296 K時(shí)為22. 5 V/ T ,靈敏度的溫度系數(shù)也有大的改進(jìn),用恒定電流驅(qū)動(dòng)時(shí),為-0. 0084 [%]/ K。用這種資料,除可制作霍爾器材外,還可用以制作磁敏場(chǎng)效應(yīng)管、磁敏電阻器等。在國(guó)外,因?yàn)榇艂鞲衅饕阎鸩奖粡V泛而很多地運(yùn)用 。
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