CN110494760A

CN110494760A - 磁传感器

Info

Publication number: CN110494760A
Application number: CN201880021925.0A
Authority: CN
Inventors: 田边圭; 海野晶裕
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2019-11-22
Anticipated expiration: 2038-04-06
Also published as: US20200355758A1; JP2018179738A; US11199593B2; CN110494760B; WO2018190261A1; JP6969142B2

Abstract

本发明提供能够抑制偏置磁场的影响的磁传感器。磁传感器包括：磁检测部，其包括施加检测对象的第1磁场的第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)；第1运算放大器(50)，其被输入上述磁检测部的输出电压；第1磁场产生导体(70)，其通过流动第1运算放大器(50)输出的第1负反馈电流，向上述磁检测部施加抵消上述磁检测部检测的上述第1磁场的第2磁场；偏置磁场检测单元，其检测施加于上述磁检测部的偏置磁场，输出与上述偏置磁场的大小相应的第2负反馈电流；和第2磁场产生导体(75)，其通过流动上述第2负反馈电流，向上述磁检测部施加抵消上述磁检测部检测的上述偏置磁场的修正磁场。

Description

磁传感器

技术领域

本发明涉及在磁场产生导体流动与施加于磁检测部的检测对象磁场相应的负反馈电流的结构的磁传感器。

背景技术

下述专利文献1公开有能够检测微小的磁场的磁场检测传感器。该磁场检测传感器包括构成桥接电路的4个磁阻效应元件和磁性体。该4个磁阻效应元件的固定磁化方向彼此相同。磁性体将从桥接电路看垂直方向的检测对象磁场集磁，使集磁后的该检测磁场向与构成该桥接电路的4个磁阻效应元件具有的固定磁化方向大致平行的方向变化。来自桥接电路的差动输出被输入差动运算电路，差动运算电路向磁场产生导体流动反馈电流。流动反馈电流的磁场产生导体对4个磁阻效应元件产生与检测对象磁场的方向相反方向的磁场。通过测量反馈电流，可测量检测对象磁场。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-219061号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在专利文献1的磁传感器中，即使被施加与4个磁阻效应元件相同方向或同相的偏置磁场(干扰磁场等非检测对象磁场)，4个磁阻效应元件的磁阻变化也相同，作为桥接电路并不检测偏置磁场。但是，偏置磁场使磁阻效应元件的动作点变化，影响到磁传感器的输出。即，磁阻效应元件在固定层磁化方向的磁场强度大到一定值以上时相对于磁场变化的磁阻值变化(灵敏度)下降，因此存在当偏置磁场变大时，作为磁传感器的灵敏度下降，不能对检测对象磁场进行设想输出的问题(还参照图12)。

本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于，提供能够抑制偏置磁场的影响的磁传感器。

用于解决课题的方法

本发明的一个方式为一种磁传感器。该磁传感器包括：

包含第1和第2磁检测元件的磁检测部，其中，作为检测对象的第1磁场能够施加到上述第1和第2磁检测元件；

第1差动放大器，上述磁检测部的输出电压输入到上述第1差动放大器；

第1磁场产生导体，通过在其中流动上述第1差动放大器输出的第1负反馈电流，对上述第1和第2磁检测元件施加抵消上述第1和第2磁检测元件要检测的上述第1磁场的第2磁场；

偏置磁场检测单元，其检测施加于上述第1和第2磁检测元件的偏置磁场的规定方向成分，输出与上述规定方向成分的大小相应的第2负反馈电流；和

第2磁场产生导体，通过在其中流动上述第2负反馈电流，对上述第1和第2磁检测元件施加修正磁场，

上述第1和第2磁检测元件的位置的上述偏置磁场的规定方向成分与上述修正磁场的规定方向成分的合计值大致一定。

上述第1和第2磁检测元件的位置的上述偏置磁场的规定方向成分与上述修正磁场的规定方向成分的合计值大致为0。

本发明又一方式为一种磁传感器。该磁传感器包括：

第2磁场产生导体，通过在其中流动上述第2负反馈电流，对上述第1和第2磁检测元件施加抵消上述第1和第2磁检测元件的位置的上述偏置磁场的修正磁场。

还可以包括磁性体，该磁性体使上述第1磁场的方向变化以使得作为检测对象的第1磁场在上述第1和第2磁检测元件的位置具有彼此相反方向的磁场成分。

上述第1和第2磁检测元件也可以为磁阻效应元件，

上述偏置磁场检测单元通过在上述第1和第2磁检测元件流动的电流来检测上述偏置磁场。

上述第1和第2磁检测元件也可以固定层磁化方向彼此相等。

上述偏置磁场检测单元也可以输出上述第2负反馈电流以使得在上述第1和第2磁检测元件流动的电流成为基准值。

上述偏置磁场检测单元还可以具有被施加上述偏置磁场的磁检测元件和被输入上述磁检测元件的输出电压而输出上述第2负反馈电流的第2差动放大器。

另外，以上的构成要素的任意组合、将本发明的表达在方法和系统等间进行转换而得到的方式作为本发明的方式也有效。

发明的效果

根据本发明，能够提供能够抑制偏置磁场的影响磁传感器。

附图说明

图1是构成本发明的实施方式1的磁传感器的磁检测部的桥接电路的概略电路图。

图2是上述磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。

图3是其概略俯视图。

图4是上述磁传感器的第1磁场产生导体70和第2磁场产生导体75的配线图案说明图。

图5是上述磁传感器的第1磁场产生导体70的配线图案说明图，是由图4省略第2磁场产生导体75的配线图案说明图。

图6是上述磁传感器的第2磁场产生导体75的配线图案说明图，是由图4省略第1磁场产生导体70的配线图案说明图。

图7是表示图1所示的桥接电路的各磁阻效应元件的位置的检测对象磁场的方向和基于该方向的各磁阻效应元件的磁阻值变化的示意图。

图8是表示图7的变形例的示意图。

图9是实施方式1的磁传感器的概略电路图。

图10是表示图9的变形例的概略电路图。

图11是比较例的磁传感器的概略电路图。

图12是表示磁阻效应元件的相对于固定层磁化方向的磁场强度的、磁阻值的变化的一个例子的特性图。

图13是对图9和图10的各输出电压Vout的频率特性进行比较的简易曲线图。

图14是对图9和图10的各传感器结构的传感器的磁分辨率的频率特性进行比较的简易曲线图。

图15是本发明的实施方式2的磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。

图16是本发明的实施方式3的磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。

图17是本发明的实施方式4的磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。

图18是图16和图17的磁传感器的概略电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，对各图中所示的相同或同等构成要素、部件等标注相同的附图标记，适当地省略重复的说明。此外，实施方式并不限定发明而仅为例示，实施方式中阐述的所有特征及其组合并不一定是发明的本质特征。

(实施方式1)

图1是构成本发明的实施方式1的磁传感器的磁检测部的桥接电路的概略电路图。该桥接电路包括第1磁阻效应元件10、第2磁阻效应元件20、第3磁阻效应元件30、和第4磁阻效应元件40。第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的固定层磁化方向相同(+X方向)。与固定层磁化方向平行的方向为各磁阻效应元件的磁敏方向。第1磁阻效应元件10的一端和第2磁阻效应元件20的一端与供给第1电源电压Vcc的第1电源线连接。另外，虽然图1中未图示，但是在采用通过在第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)流动的电流检测偏置磁场的结构的情况下，如图9所示那样，电流检测用的磁阻(图9的第2检测电阻Rs2)设置在第1电源线与第1磁阻效应元件10和第2磁阻效应元件20的一端之间。第1磁阻效应元件10的另一端与第4磁阻效应元件40的一端连接。第2磁阻效应元件20的另一端与第3磁阻效应元件30的一端连接。第3磁阻效应元件30的另一端和第4磁阻效应元件40的另一端与供给第2电源电压-Vcc的第2电源线连接。令向第1磁阻效应元件10与第4磁阻效应元件40的相互连接点输出的电压为Va，令向第2磁阻效应元件20与第3磁阻效应元件30的相互连接点输出的电压为Vb。

图2是实施方式的磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。图3是其概略俯视图。通过图2和图3，定义作为正交三轴XYZ轴。此外，在图2和图3中一并表示检测对象磁场的磁力线。在本实施方式的磁传感器中，第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)与第1磁场产生导体70和第2磁场产生导体75一起设置在层叠体5，在层叠体5的表面上设置有磁性体80。如图3所示，第1磁阻效应元件10与第3磁阻效应元件30的X方向上的位置彼此相等。同样，第2磁阻效应元件20与第4磁阻效应元件40的X方向上的位置彼此相等。此外，第1磁阻效应元件10与第2磁阻效应元件20的Y方向上的位置彼此相等。同样，第3磁阻效应元件30与第4磁阻效应元件40的Y方向上的位置彼此相等。

在图3中，令第1磁阻效应元件10和第3磁阻效应元件30的配置与第2磁阻效应元件20和第4磁阻效应元件40的配置成为线对称的X方向的中心线A。此外，令第1磁阻效应元件10和第2磁阻效应元件20的配置与第3磁阻效应元件30和第4磁阻效应元件40的配置成为线对称的Y方向的中心线为B。优选磁性体80配置在磁性体80的X方向的中心线和Y方向的中心线分别与A和B一致的位置。此外，优选磁性体80向第1磁阻效应元件10和第2磁阻效应元件20的Y方向侧延伸，且向第3磁阻效应元件30和第4磁阻效应元件40的-Y方向侧延伸。进一步，优选磁性体80的层叠体5侧的端面在Z方向上最靠近第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)地配置，即层叠体5侧的端面与层叠体5的表面接触。通过这样配置，与检测对象磁场的变化相应的第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的磁阻变化高效率、进而均等地产生。

优选层叠体5内的、形成第1磁场产生导体70的层与形成第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的层相比为下层(-Z方向侧的层)。通过使第1磁场产生导体70与形成第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的层相比配置在下层，能够使磁性体80与第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的Z方向的距离近，由此，第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)能够高效地响应检测对象磁场的变化。另外，层叠体5内的、形成第2磁场产生导体75的层在图2的例子中与形成第1磁场产生导体70的层相比为下层，不过也可以相比形成第1磁场产生导体70的层为上层。磁性体80也可以为软磁性体。磁性体80将Z方向的检测对象磁场集磁，使集磁后的检测对象磁场向与第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)具有的固定层磁化方向(X方向)大致平行的方向变化。通过磁性体80，第1磁阻效应元件10和第3磁阻效应元件30的位置的检测对象磁场的X成分与第2磁阻效应元件20和第4磁阻效应元件40的位置的检测对象磁场的X成分相互反向，在检测对象磁场交流的情况下成为彼此相位相差180°的差动磁场(成为反相)。

图4是实施方式的磁传感器的第1磁场产生导体70和第2磁场产生导体75的配线图案说明图。图5是上述磁传感器的第1磁场产生导体70的配线图案说明图，是由图4省略第2磁场产生导体75的配线图案说明图。图6是上述磁传感器的第2磁场产生导体75的配线图案说明图，是由图4省略第1磁场产生导体70的配线图案说明图。在图4和图5中，以实线表示层叠体5内的第1磁场产生导体70的配线图案。同样，在图4和图6中，以实线表示层叠体5内的第2磁场产生导体75的配线图案。

第1磁场产生导体70在与第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)相同的层叠体5内的优选单一的层形成。在图4和图5的例子中，第1磁场产生导体70为未转满1圈的U字形的平面线圈，不过也可以为呈螺旋形卷绕多圈的平面线圈。如在图9中后述的那样，第1磁场产生导体70产生抵消各磁阻效应元件检测的检测对象磁场(第1磁场)(具有抵消检测对象磁场的磁敏方向成分的磁场成分)第2磁场。此处优选抵消至大致0，不过也可以仅消除一部分。后述的第2磁场产生导体75产生的修正磁场(反偏置磁场)也一样。

第2磁场产生导体75在与第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)相同的层叠体5内的优选单一的层形成。在图4和图6的例子中，第2磁场产生导体75为曲折形状的导体图案。具体而言，第2磁场产生导体75在与第4磁阻效应元件40相同的X方向位置且以第4磁阻效应元件40的-Y方向侧为一端向+Y方向延伸，到达第2磁阻效应元件20的+Y方向侧，从此处向+X方向延伸到达与磁性体80相同的X方向位置，从此处向-Y方向延伸到达磁性体80的-Y方向侧，从此处向+X方向延伸到达与第3磁阻效应元件30相同的X方向位置，从此处向+Y方向延伸到达第1磁阻效应元件10的+Y方向侧(与第1磁阻效应元件10相同的X方向位置且以第1磁阻效应元件10的+Y方向侧为另一端)。如在图9中后述的那样，第2磁场产生导体75产生具有抵消各磁阻效应元件的位置的偏置磁场的X方向成分(磁敏方向成分)的磁场成分的修正磁场。在本实施方式中，偏置磁场只要不存在磁性体80就为任意方向的匀强磁场，通过修正磁场将偏置磁场的X方向成分抵消。

图7是表示图1所示的桥接电路的各磁阻效应元件的位置的检测对象磁场的方向和基于该方向的各磁阻效应元件的磁阻值变化的示意图。在图7中，检测对象磁场只要不存在磁性体80就为整体上与-Z方向平行的磁场，通过磁性体80的存在而部分弯曲，在第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的位置具有图7所示的方向的成分。

在第1磁阻效应元件10中，检测对象磁场的方向具有成为与固定层磁化方向同一方向的成分，因此自由层磁化方向与固定层磁化方向一致，第1磁阻效应元件10的磁阻值从无磁场时的磁阻值R0变化-ΔR。另一方面，在第2磁阻效应元件20中，检测对象磁场的方向具有成为与固定层磁化方向相反方向的成分，因此自由层磁化方向与固定层磁化方向相反，第2磁阻效应元件20的磁阻值从无磁场时的磁阻值R0变化+ΔR。同样，第3磁阻效应元件30的磁阻值与无磁场时相比变化-ΔR，第4磁阻效应元件40的磁阻值与无磁场时相比变化+ΔR。通过这样的第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的磁阻变化，电压Va与无磁场时相比变高，电压Vb与无磁场时相比变低。故而，第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的桥接电路能够进行差动输出、即与检测对象磁场的变化相应地进行彼此相反的变化的电压Va和电压Vb的输出。另外，即使如图8所示那样变更桥接电路的配线，且变更第3磁阻效应元件30和第4磁阻效应元件40的固定层磁化方向，也能够同样进行差动输出。

图9是实施方式的磁传感器的概略电路图。桥式连接的第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)构成被施加检测对象的第1磁场的磁检测部。作为第1差动放大器的第1运算放大器50的反相输入端子与第1磁阻效应元件10和第4磁阻效应元件40的相互连接点连接，非反相输入端子与第2磁阻效应元件20和第3磁阻效应元件30的相互连接点连接，输出端子与第1磁场产生导体70的一端连接。第1运算放大器50被输入磁检测部的输出电压(电压Va，Vb)，向第1磁场产生导体70供给负反馈电流。

第1磁场产生导体70通过流动第1运算放大器50输出的负反馈电流，产生抵消各磁阻效应元件检测的第1磁场(检测对象磁场)的第2磁场。换言之，第1运算放大器50向第1磁场产生导体70供给负反馈电流，以使得第1磁场产生导体70产生具有在各磁阻效应元件的位置抵消上述第1磁场的磁敏方向成分的磁场成分的第2磁场，即在各磁阻效应元件的位置使得第1和第2磁场的磁平衡状态成立。由于第1磁场产生导体70构成图4和图5所示的电流路径，所以第1磁阻效应元件10和第3磁阻效应元件30的位置的第2磁场与第2磁阻效应元件20和第4磁阻效应元件40的位置的第2磁场均与X方向平行且相互反向。第1检测电阻Rs1设置在负反馈电流的路径(与第1磁场产生导体70串联连接)。

作为差动放大器的例示第2运算放大器60的反相输入端子与第1检测电阻Rs1的第1磁场产生导体70侧的一端连接，输出端子与第1检测电阻Rs1的另一端连接，且非反相输入端子与作为固定电压端子的地线连接。第1运算放大器50和第2运算放大器60均为双电源驱动，分别与供给第1电源电压Vcc的第1电源线和供给第2电源电压-Vcc的第2电源线连接。第2运算放大器60的输出端子的电压为作为磁传感器的输出电压Vout。当如图9所示那样令负反馈电流为I时，输出电压Vout为Vout＝Rs1×I。负反馈电流与检测对象磁场(第1磁场)的大小成比例，因此输出电压Vout也与检测对象磁场成比例，能够通过输出电压Vout检测检测对象磁场。

以下，对本实施方式的偏置磁场检测单元进行说明。偏置磁场检测单元包括第2检测电阻Rs2、第3运算放大器76、第4运算放大器77和基准电压源78。第2检测电阻Rs2设置在供给第1电源电压Vcc的第1电源线与第1磁阻效应元件10和第2磁阻效应元件20的一端之间。第2检测电阻Rs2将在由第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)构成的桥接电路流动的电流转换为电压。在桥接电路流动的电流与桥接电路的合成磁阻成反比例。桥接电路的合成磁阻根据偏置磁场的X方向成分变化。因此，为当第2检测电阻Rs2的两端的电压确定时、偏置磁场的X方向成分确定的关系。另外，第2检测电阻Rs2也可以设置在第3磁阻效应元件30和第4磁阻效应元件40的另一端与供给第2电源电压-Vcc的第2电源线之间。

作为差动放大器的例示第3运算放大器76的反相输入端子和非反相输入端子分别与第2检测电阻Rs2的两端连接。第3运算放大器76的输出端子与作为第2差动放大器的第4运算放大器77的反相输入端子连接。在第4运算放大器77的非反相输入端子与地线之间连接有基准电压源78。在第4运算放大器77的输出端子与地线之间连接有第2磁场产生导体75。第3运算放大器76输出第2检测电阻Rs2的两端的电压、即与在由第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)构成的桥接电路流动的电流成比例的电压。第4运算放大器77以使得第3运算放大器76的输出电压与基准电压源78的输出电压的差大致为0的方式向第2磁场产生导体75供给负反馈电流。优选基准电压源78的输出电压与无偏置磁场的情况下的第3运算放大器76的输出电压(与无偏置磁场的情况下在桥接电路流动的电流对应)相等。由此，各磁阻效应元件的位置的偏置磁场的X方向成分与修正磁场的X方向成分的合计值大致为0而固定(在桥接电路流动的电流与无偏置磁场的情况下的电流大致相等)。第3运算放大器76和第4运算放大器77均为双电源驱动，分别与供给第1电源电压Vcc的第1电源线和供给第2电源电压-Vcc的第2电源线分别连接。

第2磁场产生导体75通过流动第4运算放大器77输出的负反馈电流，产生将各磁阻效应元件的位置的偏置磁场抵消的修正磁场。换言之，第4运算放大器77向第2磁场产生导体75供给负反馈电流，以使得第2磁场产生导体75产生具有在各磁阻效应元件的位置抵消偏置磁场的磁敏方向成分的磁场成分的修正磁场，即在各磁阻效应元件的位置使得偏置磁场和修正磁场的磁平衡状态成立。由于第2磁场产生导体75构成图4和图6所示的电流路径，所以第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的位置的修正磁场与X方向平行且方向彼此相等。

图10是表示图9的变形例的概略电路图。图10所示的电路没有第2运算放大器60，第1检测电阻Rs1的另一端与地线连接，第1检测电阻Rs1的一端的电压为输出电压Vout，与图9所示的电路相比在这方面与不同，在其它方面一致。图10的输出电压Vout与图9的输出电压Vout相比除了正负相反以外在计算上一致，不过如图13和图14中后述的那样频率特性不同。

图11是比较例的磁传感器的概略电路图。图11所示的电路没有偏置磁场检测单元(第2检测电阻Rs2、第3运算放大器76、第4运算放大器77和基准电压源78)和第2磁场产生导体75，与图10所示的电路相比在这方面不同，在其它方面一致。在不存在偏置磁场的环境下，图11的输出电压Vout与图10的输出电压Vout一致。但是，在存在偏置磁场的环境下，图11的输出电压Vout由于第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的灵敏度下降而存在不成为对检测对象磁场的变化设想的电压值的情况。

图12是表示磁阻效应元件的相对于固定层磁化方向的磁场强度的、磁阻值的变化的一个例子的特性图。如图12所示，磁阻效应元件在固定层磁化方向的磁场强度为一定值以内的情况下磁场强度与磁阻值为直线关系，当磁场强度成为一定值以上时，相对于磁场强度的变化的磁阻值的变化(倾斜)变小，当磁场强度进一步变高时，不存在相对于磁场强度的磁阻值的变化。因此，磁阻效应元件在图12所示的偏置磁场为0时的动作点为高灵敏度，且将线性的磁阻值变化取为最大(线性区域的输出电压的振幅取为最大)。另一方面，在图12所示的偏置磁场小时的动作点，与偏置磁场为0时的动作点相比灵敏度低，且线性的磁阻值变化也没取得大。此外，在图12所示的偏置磁场大时的动作点，由于饱和而不能作为磁阻效应元件动作。

在图9和图10所示的电路中，第2磁场产生导体75通过第4运算放大器77供给的负反馈电流而产生修正磁场，因此在偏置磁场大的环境下也能够使第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点稳定在偏置磁场为0时的动作点或其附近。与此相对，在图11所示的比较例的电路中，第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点按偏置磁场的大小顺序自如地变动，因此动作点不稳定，因此灵敏度变得不稳定，且存在当偏置磁场大时灵敏度下降和不能检测的风险。

图13是对图9和图10的各输出电压Vout的频率特性进行比较的简易曲线图。该图表表示令检测对象磁场的大小固定而使频率变化的情况下的各输出电压Vout的大小。图9所示的电路使得将负反馈电流转换为电压的电流电压转换电路不仅包括第1检测电阻Rs1而且包括第2运算放大器60，由此，与仅利用第1检测电阻Rs1进行电流电压转换的图10的结构相比，能够如图13所示那样，检测到更高的频率的磁场。这是因为，图9所示的电路采用通过第1运算放大器50和第2运算放大器60供给负反馈电流的结构，因此与仅利用第1运算放大器50供给负反馈电流的图10的电路相比对第1运算放大器50增加的负担降低。

图14是将图9和图10的各传感器结构的传感器的磁分辨率的频率特性进行比较的简易曲线图。由于称为1/f噪声的、能量为频率的反比例的噪声的存在，磁阻效应元件的分辨率一般是检测对象磁场的频率越高就越好。但是，如图14所示，在图10的变形例的结构中，第1运算放大器50的频率特性成为颈弯，在一定频率以上，频率变高的情况下的分辨率的提高钝化。与之相比，在图9所示的电路中，通过设置第2运算放大器60，在高频区域也是在频率变高的情况下，第1运算放大器50的频率特性的颈弯降低，在高频区域为更高分辨率，因此能够检测到更高的频率的磁场。

根据利用图13和图14的研究，在检测对象磁场的频率为例如100KHz以上那样高的情况下，能够通过采用图9所示的电路结构，检测到高频区域的磁场。另一方面，在检测对象磁场的频率低的情况下，能够通过采用图10所示的电路结构，抑制部件个数增加。

根据本实施方式，能够获得下述的效果。

(1)在存在干扰磁场等非检测对象磁场偏置磁场的环境下，通过偏置磁场检测单元，检测施加于第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的偏置磁场，向第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)施加与该偏置磁场的修正磁场，由于处于该结构，能够使第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点稳定在与不存在偏置磁场的情况下同等动作点。因此，在存在偏置磁场的环境下，作为磁传感器也成为高灵敏度，只要检测对象磁场的大小相同，就能够如图11所示的比较例那样，相比不存在偏置磁场检测单元的情况得到更大的输出电压Vout。此外，由于在存在偏置磁场的环境下第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点也稳定，能够降低相对于设想灵敏度的实际的灵敏度的误差，作为磁传感器的测量精度得到提高。

(2)由于将被桥式连接的第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)作为磁检测部，所以能够提高磁场检测的分辨率。

(3)由于采用保持磁检测部的磁平衡的结构，所以能够抑制基于第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的环境温度的磁阻变化率的变化，维持检测精度。

(4)由于第1磁场产生导体70和第2磁场产生导体75在与第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)相同的层叠体5内形成，所以除了与使用另外形成的螺管线圈的情况相比对产品的小型化有利以外，还能够抑制制造时的位置精度的参差不齐。

另外，在本实施方式中，由于将线性的磁阻值变化取最大限度，所以将第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点设定在偏置磁场为0时的动作点(以使得各磁阻效应元件的位置的偏置磁场的X方向成分与修正磁场的X方向成分的合计值大致为0的方式设定)，不过也可以将第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点设定在偏置磁场为0时的动作点以外(以使得各磁阻效应元件的位置的偏置磁场的X方向成分与修正磁场的X方向成分的合计值成为0以外的方式设定)。因为第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点依赖于修正磁场的强度、即在第2磁场产生导体75流动的电流的大小，所以通过基准电压源78的电压值的设定，能够不依赖于偏置磁场的强度地进行动作点的调节。此处，在将第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点设定在偏置磁场为0时的动作点以外的情况下，还存在当偏置磁场弱时，在各磁阻效应元件的位置修正磁场的X方向成分与偏置磁场的X方向成分相互加强的情况。在这样的情况下，也能够抑制存在变动且不能预测该变动的偏置磁场引起的各磁阻效应元件的动作点的变动(能够使偏置磁场的X方向成分与修正磁场的X方向成分的合计值固定)，能够使上述动作点稳定。

(实施方式2)

图15是本发明的实施方式2的磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。本实施方式的磁传感器以设置在层叠体5的外部的第2磁场产生导体75a、75b替代实施方式1中设置在层叠体5内的第2磁场产生导体75，在这方面不同，在其它方面一致。第2磁场产生导体75a、75b例如为卷绕轴方向与X方向平行的线圈(螺管线圈等)，分别设置在层叠体5的X方向两侧。第2磁场产生导体75a、75b为能够对第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)施加与X方向平行匀强磁场的结构即可。根据本实施方式，在小型化和第2磁场产生导体75a、75b的位置精度以外，能够获得与实施方式1相同的效果。

(实施方式3、4)

图16是本发明的实施方式3的磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。图17是本发明的实施方式4的磁传感器的磁检测部及其附近的概略截面图。图18是图16和图17的磁传感器的概略电路图。在实施方式1中，通过在由第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)构成的桥接电路流动的电流检测偏置磁场的X方向成分，在实施方式3、4中，通过偏置磁场检测用的磁检测元件79检测偏置磁场的X方向成分。

在图16所示的实施方式3中将磁检测元件79配置在层叠体5内，在图17所示的实施方式4中将磁检测元件79配置在层叠体5的外部。在图18，令磁检测元件79为2个磁阻效应元件79a、79b。磁阻效应元件79a、79b的固定层磁化方向例如均与X方向平行且相互反向。磁阻效应元件79a、79b串联连接于供给第1电源电压Vcc的第1电源线与供给第2电源电压-Vcc的第2电源线之间。磁阻效应元件79a、79b的相互连接点与第4运算放大器77的反相输入端子连接。第4运算放大器77以使得磁阻效应元件79a、79b的相互连接点的电压(磁检测元件79的输出电压)与基准电压源78的输出电压的差大致为0的方式向第2磁场产生导体75供给负反馈电流。另外，在令第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的动作点为偏置磁场为0的情况下的动作点的情况下，基准电压源78的输出电压为0(基准电压源78短路)。本实施方式也能够获得与实施方式1同样的效果。

以上，以实施方式为例对本发明进行了说明，不过能够对实施方式的各构成要素和各处理工艺在权利要求所述的范围内进行各种变形，本领域技术人员对此应能够理解。以下，说明变形例。

在实施方式中对与偏置磁场的X方向成分对应地产生修正磁场的情况进行了说明，还可以代替偏置磁场的X方向成分或者不仅与偏置磁场的X方向成分而且还与偏置磁场的非X方向成分(例如Y方向成分)对应地产生修正磁场。

在实施方式中对磁检测元件为磁阻效应元件的情况进行了说明，不过磁检测元件也可以为霍尔元件等其它种类的磁检测元件。由于磁阻效应元件检测与感磁面平行的方向的磁场，所以在令磁检测元件为磁阻效应元件的情况下以使得感磁面与Z方向垂直的方式进行配置，与此相对，霍尔元件检测与感磁面垂直的方向的磁场，因此在令磁检测元件为霍尔元件的情况下以使得感磁面与X方向垂直的方式进行配置。此外，构成用于检测检测对象磁场的桥接电路的磁检测元件的个数并不限定于实施方式中例示的4个，而可以是2个以上的任意的个数。在实施方式中以4个磁阻效应元件为全桥连接的磁检测部为例进行了说明，不过磁检测部也可以为半桥连接2个磁阻效应元件的结构。磁检测元件和磁场产生导体并不限定于在相同的层叠体构成，也可以彼此分别设置。作为双电源驱动的各元件也可以为单电源驱动。

为了进一步提高第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)的检测精度，还可以在磁性体80与第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)之间形成轭。通过形成上述轭，能够高效地向第1至第4磁阻效应元件(10，20，30，40)导出更多磁场，因此能够高精度地检测微小的磁场。此外，通过以薄膜工艺形成上述轭不仅在尺寸、位置方面均能够高精度地进行配置，而且能够以同一层叠行程形成，与在外部附属的部件相比成本低，能够实现产品的小型化和制造成本的削减。

附图标记说明

5 层叠体

10 第1磁阻效应元件

20 第2磁阻效应元件

30 第3磁阻效应元件

40 第4磁阻效应元件

50 第1运算放大器(第1差动放大器)

60 第2运算放大器

70 第1磁场产生导体

75 第2磁场产生导体

76 第3运算放大器

77 第4运算放大器(第2差动放大器)

78 基准电压源

79 磁检测元件

80 磁性体。

Claims

1.一种磁传感器，其特征在于，包括：

包含第1和第2磁检测元件的磁检测部，其中，作为检测对象的第1磁场能够施加到所述第1和第2磁检测元件；

第1差动放大器，所述磁检测部的输出电压输入到所述第1差动放大器；

第1磁场产生导体，通过在其中流动所述第1差动放大器输出的第1负反馈电流，对所述第1和第2磁检测元件施加抵消所述第1和第2磁检测元件要检测的所述第1磁场的第2磁场；

偏置磁场检测单元，其检测施加于所述第1和第2磁检测元件的偏置磁场的规定方向成分，输出与所述规定方向成分的大小相应的第2负反馈电流；和

第2磁场产生导体，通过在其中流动所述第2负反馈电流，对所述第1和第2磁检测元件施加修正磁场，

所述第1和第2磁检测元件的位置的所述偏置磁场的规定方向成分与所述修正磁场的规定方向成分的合计值大致一定。

2.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：

所述第1和第2磁检测元件的位置的所述偏置磁场的规定方向成分与所述修正磁场的规定方向成分的合计值大致为0。

3.一种磁传感器，其特征在于，包括：

第2磁场产生导体，通过在其中流动所述第2负反馈电流，对所述第1和第2磁检测元件施加抵消所述第1和第2磁检测元件的位置的所述偏置磁场的修正磁场。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的磁传感器，其特征在于：

包括磁性体，该磁性体使所述第1磁场的方向变化以使得作为检测对象的第1磁场在所述第1和第2磁检测元件的位置具有彼此相反方向的磁场成分。

5.如权利要求1～4中的任一项所述的磁传感器，其特征在于：

所述第1和第2磁检测元件为磁阻效应元件，

所述偏置磁场检测单元通过在所述第1和第2磁检测元件流动的电流来检测所述偏置磁场。

6.如权利要求5所述的磁传感器，其特征在于：

所述第1和第2磁检测元件，固定层磁化方向彼此相等。

7.如权利要求5或6所述的磁传感器，其特征在于：

所述偏置磁场检测单元输出所述第2负反馈电流以使得在所述第1和第2磁检测元件流动的电流成为基准值。

8.如权利要求1～7中的任一项所述的磁传感器，其特征在于：

所述偏置磁场检测单元具有：磁检测元件，所述偏置磁场施加到所述磁检测元件；和被输入所述磁检测元件的输出电压而输出所述第2负反馈电流的第2差动放大器。