CN105783684A - 包含含有多个电阻元件部的电阻阵列的磁传感器 - Google Patents

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CN105783684A CN201610023751.4A CN201610023751A CN105783684A CN 105783684 A CN105783684 A CN 105783684A CN 201610023751 A CN201610023751 A CN 201610023751A CN 105783684 A CN105783684 A CN 105783684A
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Abstract

本发明公开一种用于检测外磁场在特定方向上的分量的磁传感器，其包含电阻阵列，该电阻阵列包含多个电阻元件部，该电阻元件部各自具有磁阻元件。多个电阻元件部中的各个相对于外磁场在特定方向上的分量具有不同的输出特性曲线。

Description

包含含有多个电阻元件部的电阻阵列的磁传感器
技术领域
本发明涉及一种使用磁阻元件的磁传感器，且更具体地，涉及一种包含电阻阵列的磁传感器，该电阻阵列包含多个各自具有磁阻元件的电阻元件部。
背景技术
近年来，使用磁阻(MR)元件的磁传感器已经被用作用于检测可移动体的位置的传感器(参见，例如，JP63-274817A、JP04-160315A、JP08-285509A、和JP09-016923A)。
所公开的磁传感器的各个配置成，根据可移动体相对于磁传感器的相对位置变化，例如由设置在可移动体中的磁铁所产生的外部磁场的特定方向分量变化时，磁传感器的输出会改变。因而，检测外部磁场的特定方向分量，由此可以检测可移动体的位置。
对于移动体位置的高精度检测，外部磁场的特定方向分量需要以高精度检测。出于该目的，已经采取措施来改善输出信号(电压)相对于输入信号(外部磁场的特定方向分量)的线性。
作为措施之一，已知一种方法，其中通过对MR元件施加外部偏置磁场来改变MR元件的输出特性曲线(MR元件的电阻相对于外部磁场的特性曲线)，从而改善在MR元件的输出的非饱和区域的线性(参见，例如，JP07-092199A)。
上述方法是通过牺牲MR变化率而改善MR元件的输出线性的方法。即，输出的线性和MR变化率处于此消彼长的关系中。因而，当MR元件的输出线性得以改善，从而磁场的检测精度也得以改善时，MR变化率大大降低。结果，磁场检测灵敏度大幅降低。
发明内容
本发明涉及一种包含电阻阵列的磁传感器，该电阻阵列包含多个各自具有磁阻元件的电阻元件部。本发明的目的是提供一种能够改善输出线性并能够使磁场检测灵敏度的任何降低减至最少的磁传感器。
根据本发明的一个方面，用于检测外部磁场在特定方向上的分量的传感器包含含有多个电阻元件部的电阻阵列，该多个电阻元件部各自具有磁阻元件，其中多个电阻元件部中的各个相对于外部磁场在特定方向上的分量具有不同的输出特性曲线。
在这样的磁传感器中，电阻阵列的输出波形通过叠加电阻元件部的磁阻(MR)元件的不同输出波形而获得。结果，与具有单个MR元件的电阻阵列的情况相比，在电阻阵列的输出特性曲线中的直线区域可以扩大。此外，与电阻阵列的输出特性曲线由于偏置磁场而变化的情况相比，电阻阵列的输出特性曲线的变化可以降至最低，这不会导致MR变化率的大幅降低。
如上所述，可以提供能够改善输出线性并能够将磁场检测灵敏度的任何降低减至最少的磁传感器。
本发明的以上描述，以及其他目的、特征和优势将参考示例说明本发明的附图并通过之后的描述而变得明晰。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的磁传感器的电路配置的图；
图2是该实施方式的MR元件的示意性截面视图；
图3A是示出该实施方式的电阻阵列的一部分的示意性放大平面视图；
图3B是示出该实施方式的电阻阵列的一部分的示意性放大截面视图；
图4是示出在MR元件的电阻与外磁场之间的关系的示例的图表；
图5A是该实施方式的第一电阻元件部的示意性平面视图；
图5B是示意性地示出该实施方式的第一电阻元件部中的MR元件的输出波形的图；
图6A是该实施方式的第二电阻元件部的示意性平面图；
图6B是示意性地示出该实施方式的第二电阻元件部的MR元件的输出波形的图；
图7A是该实施方式的第三电阻元件部的示意性平面图；
图7B是示意性地示出该实施方式的第三电阻元件部的MR元件的输出波形的图表；
图8是示出该实施方式的第一电阻阵列的配置的示例的示意性视图；
图9A～图16是各自示出该实施方式的偏置磁场生成部的变形例的示意性平面图；以及
图17是示意性地示出包含多个MR元件的电阻阵列的输出波形的示例的图表。
具体实施方式
以下，将参考附图对根据本发明的实施方式进行描述。
在本说明书中，本发明的磁传感器将采用使用半桥电路的配置作为示例而进行说明。然而，磁传感器的配置不限于此。本发明还适用于例如使用全桥电路的磁传感器。
图1是示出根据本发明的实施方式的磁传感器的电路配置的图。
本实施方式的磁传感器1包含半桥电路2，该半桥电路2由第一电阻阵列10和第二电阻阵列20的串联电路构成。在半桥电路2中，第一电阻阵列10的一端与第二电阻阵列20的一端相互连接。此外，第一电阻阵列10的另一端与电源端子VCC连接，且第二电阻阵列20的另一端与接地端子GND连接。输出端子VOUT与第一电阻阵列10和第二电阻阵列20的连接点连接。在半桥电路2中，将输出端子VOUT与接地端子GND之间的电位差作为输出电压输出。
电阻阵列10和20各自包含多个磁阻(MR)元件，各个磁阻元件具有相同的膜配置。MR元件的配置将参考图2、图3A和图3B描述如下。图2是MR元件的示意性截面视图，该视图示出成膜方向的横截面。图3A是示出电阻阵列的一部分的示意性放大平面图，且图3B是沿图3A中A-A’线取得的示意性截面视图。应当注意到，图3B中的竖直方向是MR元件的成膜方向。
MR元件30具有常规的自旋阀型膜配置。具体而言，如图2所示，MR元件30包含：反铁磁性层31；钉扎层(pinnedlayer)32，其磁化方向相对于外磁场是固定的；间隔层33；以及自由层34，其磁化方向随外磁场而变。反铁磁性层31是与钉扎层32交换耦合以固定钉扎层32的磁化方向的层。在图2中，钉扎层32的磁化方向通过带斜线的箭头示出。图2示出钉扎层32是由铁磁性材料制得的单一层的示例。然而，钉扎层32可以具有非磁性中间层插入在两个铁磁性层之间的合成结构。间隔层33是非磁性导电层或隧道势垒层。在间隔层33是非磁性导电层的情况下，MR元件30起到巨磁阻(GMR)元件的作用。在间隔层33是隧道势垒层的情况下，MR元件30起到隧道磁阻(TMR)元件的作用。包含TMR元件的桥式电路可以产生较高的输出电压，因为TMR元件具有较高的MR变化率。在这个方面，MR元件30优选为TMR元件。
如图3A和图3B所示，各个MR元件30与下电极41以及上电极42连接。具体而言，在各个MR元件30中，反铁磁性层31(参见图2)通过导电缓冲层(未示出)与下电极41电连接，且自由层34(参见图2)通过导电盖层(未示出)与上电极42电连接。该配置使得感测电流可以在MR元件30的成膜方向上流动。此外，两个MR元件30分别与一个下电极41的两个末端连接，并且分别与两个不同的上电极42连接。因而，多个MR元件30通过多个下电极41和多个上电极42而相互串联连接。
再次参考图1和图2，对于输出随外磁场变化的半桥电路2的操作做简单描述。
在MR元件30中，如上所述，钉扎层32的磁化方向通过与反铁磁性层31的交换耦合而固定在预设方向上，而自由层34的磁化方向随外磁场而变。出于该原因，自由层34的磁化方向与钉扎层32的磁化方向之间的相对角度也随外磁场变化。导电电子的自旋相关散射随该相对角度而变化，因而磁阻变化在各个MR元件30中发生。
此外，在各个电阻阵列10和20中，MR元件30的钉扎层32的磁化方向相互对齐。然而，在第一电阻阵列10中的MR元件30的钉扎层32的磁化方向与在第二电阻阵列20中的MR元件30的钉扎层32的磁化方向不同。具体而言，如图1中带斜线的箭头所示，在第一电阻阵列10中的各个MR元件30的钉扎层32的磁化方向与在第二电阻阵列20中各个MR元件30的钉扎层32的磁化方向反向平行。出于该原因，在第一电阻阵列10中的钉扎层32的磁化方向与自由层34的磁化方向之间的相对角度不同于在第二电阻阵列20中钉扎层32的磁化方向与自由层34的磁化方向之间的相对角度。这在第一电阻阵列10和第二电阻阵列20之间产生对外磁场的反应差(磁阻变化)。例如，在外磁场于x-y平面旋转的情况下，当第一电阻阵列10的电阻增加时，第二电阻阵列20的电阻降低。
因而，在如此配置的半桥电路2中，当外磁场在电压由电源端子VCC施加至第一电阻阵列10和第二电阻阵列20的条件下变化时，输出电压也相应地改变。根据外磁场与输出电压之间的如此关系，可以确定外磁场的方向和大小。
接着，将描述本实施方式的电阻阵列的具体配置。除上述钉扎层的磁化方向外，第一电阻阵列和第二电阻阵列彼此之间基本相同。因而，以下仅描述第一电阻阵列的配置。
首先，在描述第一电阻阵列的配置之前，将说明MR元件的电阻与外磁场之间的关系。图4是示出图2所示MR元件的电阻与外磁场之间的关系的示例的图表。纵轴表示MR元件的电阻(任意单位)，且横轴表示外磁场的x轴分量(任意单位)(参见图2)。应当注意到，横轴的正值表示外磁场在与钉扎层32的磁化方向(在图2示例中的x轴正方向)相反的方向上具有分量。在下文中，外磁场的x轴分量也简称为“外磁场”。
当MR元件30的电阻的最大值和最小值分别设为Rmax和Rmin时，且当最大值与最小值的中间值设为Rc(＝(Rmax+Rmin)/2)时，MR元件30的电阻在零外磁场下应当理想地等于Rc。然而，实际上，如图4所示，在零外磁场下的电阻从Rc偏移。该偏移主要由钉扎层32与自由层34之间的层间耦合磁场引起。方便地，如图2中白色箭头所示，可以将该偏移视为由与钉扎层磁化方向反向平行且作用于自由层34的磁场Hin引起。在下文中，将MR元件30的电阻变为Rc时的磁场Hin称为“偏移磁场(offsetmagneticfield)”。
MR元件30的输出特性曲线，即相对于外磁场的电阻的特性，随偏移磁场Hin的大小而变化。因而，MR元件30的输出特性曲线可以通过控制偏移磁场Hin的大小而加以控制。作用于自由层34的偏移磁场Hin因例如上述层间耦合磁场和形状磁各向异性等多种因素而变化。在本实施方式中，将x轴分量相互不同的偏置磁场施加至MR元件30，由此，偏移磁场Hin的大小针对各个MR元件30而变化。结果，第一电阻阵列10在其中包含不同类型的MR元件30，这些MR元件具有不同的输出特性曲线但具有相同的膜配置。
在本实施方式中，第一电阻阵列10包含多个电阻元件部。各个电阻元件部包含MR元件30和偏置磁场生成部，该偏置磁场生成部向MR元件30的自由层34施加偏置磁场。多个电阻元件部可以根据MR元件30的输出特性曲线(即，作用于自由层34的偏移磁场Hin的大小)而划分为多组电阻元件部。在本实施方式中，将第一电阻阵列10的多个电阻元件部划分成三组电阻元件部。
各个电阻元件部的配置将参考图5A～图7B在以下描述。图5A、图6A和图7A分别为第一电阻元件部、第二电阻元件部和第三电阻元件部的示意性平面视图，且各自示出与MR元件的成膜方向垂直的平面。此外，图5B、图6B和图7B各自示意性地示出在第一电阻元件部、第二电阻元件部和第三电阻元件部的各个中的MR元件的电阻相对于外磁场的特性(输出波形)。第一电阻元件部、第二电阻元件部和第三电阻元件部相互之间仅在偏置磁场生成部的设置方面不同。因而，第一电阻元件部的配置将在以下详细说明，而对于第二电阻元件部和第三电阻元件部，在以下仅说明其各自的偏置磁场生成部的设置。
如图5A所示，第一电阻元件部50包含基板(未示出)、设置在基板上的MR元件30、以及也设置在基板上的偏置磁场生成部51。偏置磁场生成部51包含至少一个硬磁体，该硬磁体向MR元件30的自由层34施加偏置磁场。在本实施方式中，偏置磁场生长部51由一对硬磁体52和53构成，其设置成被插在其中间的MR元件30隔开。硬磁体52和53各自设置成与MR元件30分隔开。
在第一电阻元件部50中，将偏置磁场生成部51的硬磁体52和53设置成，硬磁体52和53各自的轴向与x轴平行。在这种情况下，由于硬磁体52和53各自的磁化方向与x轴垂直，不存在作用于自由层34的磁场的x轴分量。出于该原因，如图5A的白色箭头所示，MR元件30的偏移磁场Hin保持不变。结果，在第一电阻元件部50中，MR元件30的电阻呈现出如图5B所示的特性。
在与MR元件30的相对位置方面，第二电阻元件部60的偏置磁场生成部61与第一电阻元件部50的偏置磁场生成部51不同。具体而言，在第二电阻元件部60中，偏置磁场生成部61的硬磁体62和63设置成，硬磁体62和63各自的轴向以相对于x轴的预设角度而倾斜。在此情况下，尽管硬磁体62和63各自的磁化方向与x轴垂直，施加给MR元件30的自由层34的偏置磁场具有正的x轴分量。由此，在第二电阻元件部60中，偏置磁场的x轴正分量变得较大。结果，MR元件30的偏移磁场Hin通过偏置磁场的x轴分量而补偿，因而MR元件30的电阻呈现出如图6B所示的特性。
在与MR元件30的相对位置方面，第三电阻元件部70的偏置磁场生成部71与第一电阻元件部50的偏置磁场生成部51以及第二电阻元件部60的偏置磁场生成部61不同。具体而言，在第三电阻元件部70中，偏置磁场生成部71的硬磁体72和73设置成，如图7A所示，与第二电阻元件部60的情况相比，硬磁体72和73各自的轴向相对于x轴更加倾斜。由此，在第三电阻元件部70中，偏置磁场的x轴正分量进而变得更大。结果，MR元件30的偏移磁场Hin是正的，因而，在第三电阻元件部70中，MR元件30的电阻呈现出如图7B所示的特性。
在图5A～图7B所示的示例中，硬磁体各自的磁化方向固定在y轴正方向上。然而，磁化方向不限于此。磁化方向可以分别相对于硬磁体而固定，例如可以分别平行于硬磁体的横向而固定。即，在第二电阻元件部60中，硬磁体52和53各自的磁化方向可以相对于y轴以预设角度倾斜，且在第三电阻元件部70中，与第二电阻元件部60的情况相比，硬磁体52和53各自的磁化方向可以相对于y轴更加倾斜。
图8是示出第一电阻阵列10的配置示例的示意性视图。在所示的示例中，第一电阻阵列10包含六个第一电阻元件部50、四个第二电阻元件部60、和六个第三电阻元件部70。然而，各个电阻元件部的数量不限于此。此外，在所示的示例中，第一电阻元件部50的组和第三电阻元件部70的组设置成，相对于第二电阻元件部60的组呈旋转对称。然而，电阻元件部不必要以规则模式设置。例如，在外磁场均匀施加至第一电阻阵列10的情况中，第一电阻元件部50、第二电阻元件部60和第三电阻元件部70可以随机设置。
通过以上配置，第一电阻阵列10的输出波形(即，电阻的外磁场依赖性)可以通过将分别在图5B、图6B和图7B中所示的电阻元件部50、60和70的MR元件30的输出波形进行叠加而获得。通过叠加获得的输出波形与各个MR元件30的输出波形相比具有更宽的线性区域。另一方面，即使当将MR元件30的输出波形进行叠加时，通过叠加获得的输出波形的最大值和最小值基本保持不变。结果，本实施方式的磁传感器1可以改善输出的线性并将MR变化率的任何降低减至最少。
电阻阵列仅需要配置成，如上所述，MR元件的输出特性曲线针对各个电阻元件部而变化，以提高上述电阻阵列的输出特性曲线的线性。因而，电阻元件部的类型(组别)不限于上述三种类型。电阻阵列只是需要包含至少两种类型的电阻元件部，且电阻阵列可以包含四种或更多种类型的电阻元件部。
图9A～9C、图10A～10C和图11A～11C各自为示出本实施方式的偏置磁场生成部的变形例的示意性平面视图。图9A、图10A和图11A中的各个视图与图5A中的视图对应，且图9B、图10B和图11B中的各个视图与图6A中的视图对应。此外，图9C、图10C和图11C的各个视图与图7A中的视图对应。
在图9A～图9C所示的变形例中，偏置磁场生成部51、61和71的平面形状彼此不同。具体而言，关于从与y轴平行且穿过MR元件30中心的直线到硬磁体(平行四边形)的顶点的距离(参见图9A中的箭头L1)与从该直线到硬磁体的另一顶点的距离(参见图9A中的箭头L2)之间的比率，偏置磁场生成部51、61和71各自不同。通过该配置，针对各个电阻元件部50、60和70，作用于MR元件30的自由层34的偏置磁场的x轴分量发生变化，从而偏移磁场Hin的大小可以改变。
在图10A～图10C所示的变形例中，偏置磁场生成部51、61和71的平面形状彼此不同。具体而言，关于从一个硬磁体的一端到另一硬磁体的一端的y轴距离(参见图10A中的箭头L1)与从一个硬磁体的另一端到另一硬磁体的另一端的y轴距离(参见图10A的箭头L2)之间的比率，偏置磁场生成部51、61和71各自具有不同比率。通过该配置，可以获得如图9A～图9C中所示的变形例相同的效果。
在图11A～图11C所示的变形例中，与图5A～图7A中所示的配置相似，偏置磁场生成部51、61和71与MR元件30的相对位置彼此不同。在该变形例中，电阻元件部50、60和70各自在x轴方向的两个硬磁体之间具有不同的距离，而非如图5A～图7B所示般改变硬磁体的倾斜量(即，旋转量)。通过该配置，可以获得与在上述变形例中相同的效果。
偏置磁场生成部只需要针对各个电阻元件部改变作用于自由层的偏置磁场的x轴分量。出于该原因，不像上述实施方式和变形例，偏置磁场生成部(硬磁体)的形状和位置不必要根据各个电阻元件部而对称地变化。因而，例如，在一个电阻阵列中的三个电阻元件部之一可以具有如图9A～图11C变形例中所示而配置的偏置磁场生成部中的任意一种。即，偏置磁场生成部(硬磁体)的形状和位置可以按照各个电阻元件部随机变化，因而，在电阻阵列中可以使用偏置磁场生成部的多种组合。
此外，也可以对偏置磁场生成部(硬磁体)的形状和位置做出多种改变。
从z轴方向看的偏置磁场生成部的形状，即偏置磁场生成部的平面形状，可以不像上述实施方式和变形例中是矩形的，可以是多边形的。在此情况下，矩形或多边形的角可以是圆的。此外，偏置磁场生成部的平面形状也可以是圆形或椭圆形的，如图12所示。同时，偏置磁场生成部的平面形状可以由任何曲线形成。或者，偏置磁场生成部的平面形状也可以由直线和曲线的组合形成。
此外，偏置磁场生成部只需要能够向MR元件施加偏置磁场，且偏置磁场生成部的位置不限于任何特定位置。在如上所述的实施方式和变形例中，当从z轴方向看时，偏置磁场生成部定位成远离MR元件。然而，如图13所示，偏置磁场生成部可以定位成接触MR元件，或者也可以定位成与部分MR元件重叠。或者，偏置磁场生成部可以定位成覆盖MR元件，从而与MR元件完全重叠。此外，在如上所述的实施方式和变形例中，当从z轴方向看时，偏置磁场生成部相对于MR元件对称定位。然而，偏置磁场生成部不必要位于对称位置上。因而，例如，偏置磁场生成部可以定位成，一个硬磁体与MR元件接触，而另一硬磁体远离MR元件。或者，偏置磁场生成部的两个硬磁体可以位于MR元件的一侧。
这也同样适用于偏置磁场生成部的在z轴方向上的横截面形状和位置。即，当从与z轴垂直的方向看时，与上述平面形状的情况相似，偏置磁场生成部可以具有多种几何形状，并且可以位于多种位置。例如，偏置磁场生成部的z轴位置可以不同于MR元件的z轴位置，且偏置磁场生成部的两个硬磁体可以定位成在z轴方向上相互偏移。或者，偏置磁场生成部可以相对于MR元件而不对称定位，且偏置磁场生成部的两个硬磁体可以位于MR元件的一侧。
此外，在如上所述的实施方式和变形例中，偏置磁场生成部由两个硬磁体构成。然而，偏置磁场生成部的硬磁体的数量不限于此。例如，当从z轴方向看时，或当从与z轴垂直的方向看时，仅具有一个硬磁体的偏置磁场生成部可以设置在MR元件的一侧。或者，如图14所示，偏置磁场生成部可以由三个硬磁体构成，并且可以由三个或更多个硬磁体构成。
另一方面，与偏置磁场生成部相似，也可以对MR元件的形状和位置做出多种改变。例如，MR元件从z轴方向看的形状，即MR元件的平面形状，可以不像上述实施方式和变形例中那样为圆形，可以如图15所示是椭圆形的。或者，MR元件可以由任意曲线形成，并且也可以通过直线和曲线的组合形成。此外，MR元件的平面形状可以是矩形(参见图13)或多边形。在此情况下，矩形或多边形的角可以是圆的。此外，MR元件可以不像如上所述的实施方式和变形例中那样位于对称位置处。例如，在MR元件的平面形状是椭圆的情况下，椭圆的长轴可以相对于x轴和y轴倾斜，如图16所示。此外，MR元件的沿着z轴方向的横截面形状可以不是如图3B所示的矩形。
在包括上述变形例的实施方式中，施加到MR元件自由层的偏置磁场的x轴分量按照各个电阻元件部而变化，因而，偏移磁场的大小变化，从而MR元件的输出特性曲线按照各个电阻元件部而变化。然而，改变MR元件的输出特性曲线的方法不限于此。例如，也可以使用如上所述利用自由层的形状磁各向异性通过按照各个电阻元件部改变MR元件的平面形状(即，自由层的平面形状)的方法。在此情况下，由于形状磁各向异性，自由层的磁化可以方便地朝向易磁化方向(例如，当如图15和图16所示MR元件的平面形状为椭圆时，椭圆的长轴方向)。即，利用自由层的形状磁各向异性的方法具有的效果是，与向自由层施加偏置磁场的方法相似，防止自由层的磁化方向的变化。因而，在采用自由层的形状磁各向异性的方法中，不必要向自由层施加偏置磁场，因而，上述的偏置磁场生成部不是必须设置的。
以下，将参照电阻阵列的输出波形的计算结果，描述该实施方式的效果，其中电阻阵列包含多个具有不同输出特性曲线的MR元件。
首先，在对计算进行描述之前，将参考图17来说明电阻阵列的MR变化率的定义以及用作输出的线性的指标的最大偏差量的定义。图17示意性地示出包含多个MR元件的电阻阵列的输出波形的示例。在预设磁场范围内的电阻的最大值和最小值分别定义为Rmax和Rmin。在最大值和最小值之间的中间值定义为Rc(＝(Rmax+Rmin)/2)，且MR变化率定义为(Rmax-Rmin)/Rc。另一方面，将与电阻的最大值Rmax和最小值Rmin对应的两个点进行连接的直线定义为基准线，且之后，将基准线和输出之间的偏差在外磁场为Hd时设为最大值△rmax。当在外磁场Hd下将基准线的值定义为Rd时，最大偏差量(百分比)定义为△rmax/Rd。
在以下三个例子中，使用假定的模型，执行电阻阵列的输出波形的数值模拟。之后，在各个以下例子中，由所获得的输出波形来获得如上所述的MR变化率和最大偏差量。在±30mT的磁场范围中，由电阻的最大值和最小值计算MR变化率。应当注意到，在各个以下例子中，将在电阻阵列中包含的MR元件假设为图2所示的MR元件并具有相同的膜配置。
(例子1)
假设电阻阵列包含二十四个相互串联连接并具有不同输出特性曲线的TMR元件。具体而言，假设将TMR元件根据相对于自由层的x轴方向的偏移磁场Hin的强度而划分为五个类型(组)(参见图2)。更加具体而言，根据偏移磁场Hin的强度，将二十四个TMR元件划分为五个组，其由具有四个各自具有30mT强度的TMR元件的组、具有五个各自具有18mT强度的TMR元件的组、具有六个各自具有0mT强度的TMR元件的组、具有五个各自具有-18mT强度的TMR元件的组、以及具有四个各自具有-30mT强度的TMR元件的组构成。
(例子2)
假设电阻阵列包含二十四个相互串联连接并具有相同输出特性曲线的TMR元件。此外，假设在各个TMR元件中，相对于自由层的偏移磁场Hin设定为零，替代地，在与钉扎层的磁化方向垂直的方向上(即，在图2的y轴方向上)施加强度为146.97mT的偏置磁场。因而，假设当外磁场为零时，自由层的磁化朝向偏置磁场的方向(即，与钉扎层的磁化方向垂直的方向)。应当注意到，例子2相当于采用JP07-092199A中记载的方法的配置。
(例子3)
假设电阻阵列包含二十四个相互串联连接并具有相同输出特性曲线的TMR元件。此外，假设在各个TMR元件中，对于自由层的偏移磁场Hin设定为零，且在y轴方向上不施加偏置磁场。
表1示出在三个例子中的MR变化率和最大偏差量的计算结果。<表1>
例子1 例子2 例子3
MR变化率[％] 41 27 50
最大偏差量[％] 0.2 0.5 8.7
从表1可以看出，与例子3相比，在例子1和例子2中各个最大偏差量大大减少，从而大大提高各输出的线性。另一方面，尽管在例子1和例子2中各MR变化率相比于例子3减少，在例子1中MR变化率的减少量小于例子2。具体而言，例子1中的MR变化率仅降低18％，而在例子2中MR变化率降低多达46％。这表明，在例子1(本实施方式)中，电阻阵列的输出线性可以提高且可以将电阻阵列的MR变化率降低减至最少。
在上述实施方式中，MR元件在电阻阵列中相互串联连接。然而，MR元件的连接不限于此。MR元件的连接可以是并联连接，或者MR元件的连接可以是串联和并联的组合。
尽管已经示出并详细描述了本发明的优选实施方式，应当了解，可以在不脱离所附权利要求的范围的宗旨或其范围的情况下做出多种变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于检测外磁场在特定方向上的分量的磁传感器，其包含：
电阻阵列，其包含多个电阻元件部，所述多个电阻元件部各自具有磁阻元件，
其中，相对于所述外磁场在所述特定方向上的分量，所述多个电阻元件部中的各个具有不同的输出特性曲线。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
所述多个电阻元件部划分为至少两组电阻元件部，包括第一组和第二组，且相对于所述外磁场在所述特定方向上的分量，所述第一组和所述第二组各自具有不同的输出特性曲线。
3.根据权利要求1或2所述的磁传感器，其中，
所述磁阻元件包含磁化方向固定的钉扎层、磁化方向随所述外磁场而变的自由层、以及介于所述钉扎层与所述自由层之间的间隔层。
4.根据权利要求3所述的磁传感器，其中，
所述磁阻元件的所述钉扎层的磁化沿着所述特定方向而固定，且在所述多个电阻元件部的各个中，所述磁阻元件的所述自由层具有不同的易磁化方向。
5.根据权利要求4所述的磁传感器，其中，
所述电阻元件部各自还包含向所述磁阻元件施加偏置磁场的偏置磁场生成部，且所述多个电阻元件部的各个中，向所述磁阻元件的所述自由层施加的所述偏置磁场在所述特定方向上具有不同强度。
6.根据权利要求5所述的磁传感器，其中，
在所述多个电阻元件部的各个中，所述偏置磁场生成部相对于所述磁阻元件具有不同的相对位置。
7.根据权利要求5所述的磁传感器，其中，
在所述多个电阻元件部的各个中，所述偏置磁场生成部在与所述磁阻元件的成膜方向垂直的平面中具有不同形状。
8.根据权利要求4所述的磁传感器，其中，
在所述多个电阻元件部的各个中，所述磁阻元件的所述自由层具有不同的形状磁各向异性。
9.根据权利要求3所述的磁传感器，其中，
所述磁阻元件是使用隧道势垒层作为所述间隔层的隧道磁阻元件。
10.根据权利要求1或2所述的磁传感器，其中，
多个所述电阻阵列形成桥式电路。
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