CN100392421C - 用于电流过载保护器的开关型磁场传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，包括：片基、两个自旋阀元件、电压或电阻比较器和固定电导体；两个自旋阀元件形成于片基上；固定电导体覆盖在自旋阀元件上，固定电导体与自旋阀元件之间设置有绝缘层；电压或电阻比较器与两个自旋阀相连，用于比较两个自旋阀元件之间的电阻大小并输出信号。本发明不存在线性度问题，抗外界干扰和供电电源稳定性能力强，并且有着很宽的温度使用范围，可以达到-50度至110度以上，也可用作接触或非接触型电流过载保护器。

Description

用于电流过载保护器的开关型磁场传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种开关型磁场传感器。
背景技术
开关型磁场传感器是磁性传感器中应用最多的一种。目前所有的开关型磁性传感器都是由模拟型磁性传感器制成的，模拟型磁性传感器存在着线形度和抗干扰能力差的弱点，并且受供电电源稳定性的影响极大，且有的随着温度升高输出信号下降，有的低温只能到零下10度左右。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，该传感器不存在线性度问题，抗外界干扰和供电电源稳定性能力强，并且有着很宽的温度使用范围。
为实现上述目的，本发明一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，包括：片基、两个自旋阀元件、电压或电阻比较器和带有固定电导体；两个自旋阀元件形成于所述片基上；固定电导体覆盖在所述自旋阀元件上，所述固定电导体与所述自旋阀元件之间设置有绝缘层；电压或电阻比较器与两个自旋阀相连，用于比较两个自旋阀元件之间的电阻大小并输出信号。
本发明的有益效果是：不存在线性度问题，抗外界干扰和供电电源稳定性能力强，并且有着很宽的温度使用范围，可以达到-50度至110度以上，也可用作接触或非接触型电流过载保护器。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1中传感器的自旋阀元件与绝缘层、固定导电体结构示意图。
具体实施方式：
如图1、2所示，本发明包括：片基6、两个自旋阀元件C和D、电压或电阻比较器7和固定电导体8；两个自旋阀元件C、D形成于片基6上；固定电导体8覆盖在自旋阀元件C、D上，固定电导体8与自旋阀元件C、D之间设置有绝缘层5，固定电导体8带有四个引脚1、2、3、4，分别位于固定电导体8的四个边上；电压或电阻比较器7与两个自旋阀C、D相连，用于比较两个自旋阀元件C、D之间的电阻大小并输出信号。本发明利用两个磁电阻自旋阀元件C、D，自旋阀元件C、D用光刻或掩模法形成于同一基片6上，使他们的电阻在初始时和零磁场时相等，当固定导体8中从引脚2、4通过的电流同时使传感器加热到传感器中反铁磁材料的Neel点以上的温度再冷却下来，就会使两个自旋阀元件C、D的钉扎层固定在相反的方向。电流的方向垂直于自旋阀元件C、D的长边方向，当自旋阀元件设置为如图2中虚线所示的其长边与引脚3、4方向平行的自旋阀元件A、B时，电流的方向也可以是平行于自旋阀元件A、B的长边方向。
由于两个自旋阀元件C、D是在完全相同的工艺条件下制备的，因此在零场时他们的电阻相同，设为R0。当外磁场与两自旋阀元件C、D之一的铁磁层易轴方向平行，就会与另一自旋阀元件易轴方向反平行，这样当外磁场的大小达到能使自旋阀的自由层翻转时，易轴方向与外磁场方向相反的自旋阀元件的自由层翻转，电阻变为R0+ΔR，易轴方向与外磁场方向相同的自旋阀元件的自由层方向不变，电阻也不变，两电阻分别为R0和R0+ΔR，则比较器7就可以输出信号，电阻相等时，输出低电平(代表“0”)，不相等时输出高电平(代表“1”)。这种传感器用于各种磁场大小的开关型磁场传感器，以及电流过载保护器上，只要在引脚1、3通入要保护的电流，当电流达到临界值时，其产生的磁场即可使自旋阀元件C、D电阻变化，比较器7输出信号。可以通过使用具有不同矫顽力的材料或它们不同厚度的组合，以获得不同矫顽力的材料，做自旋阀材料的自由层以制备具有不同开关场大小的传感器，如坡莫合金(Py)、钴(Co)、铁(Fe)和铁钴合金(FexCo1-x)等材料的组合做自旋阀材料的自由层以制备具有不同开关场大小的传感器，也可以在引脚1、3通入不同大小的电流来产生与外磁场相反(相同)的磁场以达到上面的目的，即只要在引脚1、3通入不同大小的电流(其产生的磁场方向应与外磁场方向相反或相同，即抵消或增加一部分外磁场)就可以随意设定开关场的大小。当用作电流过载保护器7上时，可以在引脚1、3端通过需要检测的电流，当电流产生的磁场超过开关场时，也会输出信号。如果通入的电流是交流电，当电流最大值超过临界值时，则两个自旋阀元件C、D的电阻将会交替变化，比较器7就会输出与交流电频率相同的脉冲信号。从以上说明可以看出，无论对两个自旋阀元件C、D的供电电源如何不稳定，因为电流是同时流过两个自旋阀元件C、D，所以通过自旋阀元件C、D的电流大小总是相等的，只要比较器7能分辨出它们的电阻差别就可以了，因此提高了抗干扰能力。同时，我们只要选取矫顽力对温度变化不敏感的铁磁材料，例如铁钴合金(FexCo1-x)等做自由层，开关场受温度的干扰就很小，综合考虑所有因素，该传感器的温度使用范围至少可以达到-50度至110度以上。

Claims (5)

1.一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，其特征在于，包括：片基、两个自旋阀元件、电压或电阻比较器和固定电导体；两个自旋阀元件形成于所述片基上；固定电导体覆盖在所述自旋阀元件上，所述固定电导体与所述自旋阀元件之间设置有绝缘层；电压或电阻比较器与两个自旋阀相连，用于比较两个自旋阀元件之间的电阻大小并输出信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，其特征在于，所述固定电导体带有四个引脚，分别位于该固定电导体的四个边上。
3.根据权利要求2所述的一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，其特征在于，所述固定电导体为片状，其方向平行于或垂直于所述自旋阀的长边方向。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，其特征在于，所述两个自旋阀元件之间钉扎层方向相反。
5.根据权利要求4所述的一种用于电流过载保护器的开关型磁场传感器，其特征在于，所述自旋阀的自由层由坡莫合金、钴、铁和铁钴合金材料其中两种的组合制成，所述两种材料的厚度为1nm～100nm。
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