CN108333538A - 一种磁电阻传感器 - Google Patents

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李大来
蒋乐跃
刘海东
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Abstract

本发明提供一种磁电阻传感器，其包括磁场传感单元，所述磁场传感单元具有磁易轴和与所述磁易轴垂直的磁敏感轴，所述磁场传感单元包括沿其磁易轴方向延伸的磁电阻条，以及形成于所述磁电阻条上的并与所述磁电阻条成预定角度的相互平行的若干个短路条，所述短路条与所属的磁场传感单元的磁易轴之间的夹角称为短路条的取向角度α，所述短路条的取向角度α介于28～40度之间。本发明突破了传统对磁电阻传感器的短路条的取向角度认知，给出了短路条的最优取向角度，从而使得磁电阻传感器的灵敏度最优或更优。

Description

一种磁电阻传感器
【技术领域】
本发明涉及磁传感器技术领域，特别涉及一种磁电阻传感器中短路条的最优取向设计。
【背景技术】
磁电阻传感器的灵敏度正比于sin(2θ0)，其中，θ0为磁电阻传感器中的磁电阻条的初始磁矩M和电流I方向之间的夹角。传统的设计方式是，短路条的取向角度为45度，理论上此时sin(2θ0)＝1。可是，在实际应用中，此时对应的sin(2θ0)并不是最大值，因而，磁电阻传感器的灵敏度不是最优化的。
因此，有必要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种磁电阻传感器，其给出了短路条的最优取向角度，从而使得磁电阻传感器的灵敏度最优或更优。
为了解决上述问题，根据本发明的一个发明，本发明提供一种磁电阻传感器，其包括磁场传感单元，所述磁场传感单元具有磁易轴和与所述磁易轴垂直的磁敏感轴，所述磁场传感单元包括沿其磁易轴方向延伸的磁电阻条，以及形成于所述磁电阻条上的并与所述磁电阻条成预定角度的相互平行的若干个短路条，所述短路条与所属的磁场传感单元的磁易轴之间的夹角称为短路条的取向角度α，所述短路条的取向角度α介于28～40度之间。
进一步的，基于磁电阻条的宽度、短路条的长度和/或相邻两条短路条之间的磁电阻条长度选定所述短路条的取向角度α。
进一步的，所述磁场传感单元为各向异性磁电阻传感单元。
进一步的，所述磁阻条由铁、钴、镍、钴铁硼合金或镍铁合金制成。
与现有技术相比，本发明突破了传统对磁电阻传感器的短路条的取向角度认知，给出了短路条的最优取向角度，从而使得磁电阻传感器的灵敏度最优或更优。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明在一个实施例中的磁电阻传感器的结构示意图；
图2为图1所示的磁电阻传感器在一个实施例中的sin(2θ0)随着短路条的取向角度α的变化关系图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
如背景所述，磁电阻传感器传统的设计方式是，使短路条的取向角度为45度，但发明人通过大量的实验和研究发现，此时对应的sin(2θ0)并不是最大值，其灵敏度不是最优化的。故发明人突破了传统的认知，对短路条的取向角度和磁电阻传感器的灵敏度之间的关系进行了研究，并确定了短路条的最优取向角，从而使磁电阻传感器的灵敏度最优化。
请参考图1所示，其为本发明在一个实施例中的磁电阻传感器的结构示意图。
如图1所示的，所述磁电阻传感器包括磁场传感单元100，所述磁场传感单元100具有磁易轴和与所述磁易轴垂直的磁敏感轴。为了介绍方便，定义x轴和与x轴垂直的y轴，所述磁场传感单元100的磁易轴与x轴平行，所述磁场传感单元100的磁敏感轴与y轴平行。
所述磁场传感单元100可以为各向异性磁电阻(AMR，AnisotropicMagnetoresistance)传感单元，其包括沿其磁易轴方向延伸的纵长磁电阻条101，以及形成于所述磁电阻条101上的并与所述磁电阻条101成预定角度的相互平行的若干个短路条102，为描述方便，在图1所示的实施例中，仅示出两个短路条102。
在图1所示的实施例中，磁电阻条101的初始磁矩为M，且初始磁矩M的方向与x轴平行；短路条102和所属的磁场传感单元100的磁易轴之间的夹角称为短路条102的取向角度α，短路条102的取向角度α决定磁电阻条101上的电流I的流向角θ0，其中，θ0为初始磁矩M和电流I方向之间的夹角；磁电阻条101宽度为W，短路条102长度为L1，相邻两条短路条102之间的磁电阻条长度为L2。
发明人通过大量的实验发现，磁电阻传感器的灵敏度不仅与短路条102的取向角度α有关，其还与磁电阻条101的宽度W，短路条102的长度L1，相邻两条短路条102之间的磁电阻条长度L2等因素有关系，故短路条的取向角度为45度，对应的sin(2θ0)并不是最大值。这主要是由于整个短路条的所有部分的电流I的流向角并不都是一样的，对于中部区域的电流I的流向角，其可能是45度，但是对于边缘区域的电流I的流向角，其流向角就不再是45度了，因而，磁电阻传感器的灵敏度不是最优化的。进一步的，发明人在大量实验的基础上，通过创造性劳动总结得出：需基于磁电阻条的宽度、短路条的长度和/或相邻两条短路条之间的磁电阻条长度选定所述短路条的取向角度α；对于任意几何构型的磁电阻条101和短路条102，短路条102的最优取向角度α介于28～40度之间，可以使得sin(2θ0)最大，因此，磁电阻传感器的灵敏度最大或最优。
请参阅图2所示，其为图1所示的磁电阻传感器在一个实施例中的sin(2θ0)随着短路条102的取向角度α的变化关系图。在该实施例中，本发明涉及的(即图1所示的)磁电阻条101宽度W＝4um，短路条102长度L1＝2.4um，相邻两条短路条102之间的磁电阻条长度L2＝3.6um时，sin(2θ0)随着短路条102的取向角度α的变化关系图(如图2所示)。从图2中可知，当短路条102的取向角度α＝34度时，sin(2θ0)＝0.858，此时，磁电阻传感器的灵敏度最大。
在一个实施例中，所述磁电阻条101可以由铁、钴、镍、钴铁硼合金或镍铁合金等软磁材料制成，所述磁电阻条101所在的层也被称为软磁层或磁阻层；所述导电条由导电材料制成，比如，钛Ti和铜Cu等制成。
综上所述，本发明本发明突破了传统对磁电阻传感器的短路条的取向角度认知，发明人通过大量的实验发现，磁电阻传感器的灵敏度不仅与短路条102的取向角度α有关，其还与磁电阻条101的宽度W，短路条102的长度L1，相邻两条短路条102之间的磁电阻条长度L2等因素有关系。发明人通过创造性劳动总结得出：对于任意几何构型的磁电阻条101和短路条102，短路条102的最优取向角度α介于28～40度之间，可以使得sin(2θ0)最大，因此，磁电阻传感器的灵敏度最大或最优。
在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。
需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (4)

1.一种磁电阻传感器，其特征在于，其包括磁场传感单元，所述磁场传感单元具有磁易轴和与所述磁易轴垂直的磁敏感轴，
所述磁场传感单元包括沿其磁易轴方向延伸的磁电阻条，以及形成于所述磁电阻条上的并与所述磁电阻条成预定角度的相互平行的若干个短路条，所述短路条与所属的磁场传感单元的磁易轴之间的夹角称为短路条的取向角度α，
所述短路条的取向角度α介于28～40度之间。
2.根据权利要求1所述的磁电阻传感器，其特征在于，
基于磁电阻条的宽度、短路条的长度和/或相邻两条短路条之间的磁电阻条长度选定所述短路条的取向角度α。
3.根据权利要求1所述的磁电阻传感器，其特征在于，
所述磁场传感单元为各向异性磁电阻传感单元。
4.根据权利要求2所述的磁电阻传感器，其特征在于，
所述磁阻条由铁、钴、镍、钴铁硼合金或镍铁合金制成。
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