CN1335515A - 平面磁性传感器和用于多维磁场分析的平面磁性传感器 - Google Patents

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Abstract

提供平面磁性传感器和用于多维磁场分析的平面磁性传感器,可在短时间内在大面积上测量磁场。平面磁性传感器10包括由磁电阻效应膜制成的检测层11以及在磁电阻效应膜各个表面上层叠的导体层12、13,导体层12、13由多个线状导体膜12a、13a制成,线状导体膜12a、13a沿着各表面以直线状形成且在它们之间有预定的间隔。在平面视图内导体层12的线状导体膜12a和导体层13的线状导体膜13a排列为相互交叉,且在它们之间有磁电阻效应膜。

Description

平面磁性传感器和用于 多维磁场分析的平面磁性传感器
技术领域
本发明涉及一种在测量磁场时所用的磁性传感器，更具体地，本发明涉及一种适合在大面积上测量磁场的平面磁性传感器和用于多维磁场分析的平面磁性传感器。
背景技术
为了测量待测物体(如永久磁场和内部嵌有磁铁的电子设备)周围的磁场，一般使用磁通计、高斯计等，并对诸如孔穴元件的传感器进行定位以测量待测物体周围的预定测点，然后人工改变此位置。根据每个测点绘制由高斯计等测量的磁通密度，从而，待测物体周围的磁场就被处理成视觉可见的。
然而，根据上述测量磁场的常规方法，必须把一个传感器从一个预定测点移到另一个，这样浪费时间。因此，它不适于实时检测待测物体周围的磁场变化。而且，当人工改变测点时，对于各个测点的定位是困难的。同时，为了消除前述缺点，有可能在同一平面里安排多个传感器并在大面积上同时测量磁场。由此，可以在不移动传感器的情况下在短时间内测量位于同一平面里的各个测点的磁场。但是，由于必需把各个传感器连接到用于提供驱动电压或驱动电流的引线以及用于检测输出电流或输出电压的引线，这些大量的引线及其复杂性使得此方法是不切实际的。
发明内容
本发明致力于克服上述缺点，并且本发明的目的在于提供一种平面磁性传感器和一种用于多维磁场分析的平面磁性传感器，这些传感器可在非常短的时间内测量多个测点的磁场，只有少量的引线，并适于实际应用。
根据本发明的一个方面，提供一种平面磁性传感器。该平面磁性传感器包括由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层、和在磁电阻效应膜各个表面上层叠的导体层，在所述检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应，所述导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔。进而，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜。
在本发明的优选实施例中，构成导体层的线状导体膜的相邻膜互相不连接而是独立排列。
在本发明的优选实施例中，构成检测层的磁电阻效应膜是粒状膜，此粒状膜由包含磁性金属材料微粒的绝缘氧化物制成。
根据本发明的另一方面，提供一种用于多维磁场分析的平面磁性传感器。此种用于多维磁场分析的平面磁性传感器包括：平面磁性传感器，该平面磁性传感器包括由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层以及在磁电阻效应膜各个表面上层叠的导体层，在该检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应，该导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔，其中，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜；以及，至少一个其它的平面磁性传感器，该平面磁性传感器包括由任意大小的具有磁各向异性的平面磁电阻效应膜构成的检测层以及在检测层各个表面上层叠的导体层，该导体层由多个线状导体膜形成，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜。进而，平面磁性传感器通过绝缘元件层叠，从而可多方向地检测磁电阻变化。
在本发明的优选实施例中，构成导体层的线状导体膜的相邻膜互相不连接而是独立排列。
在本发明的优选实施例中，构成检测层的磁电阻效应膜是粒状膜，此粒状膜由包含磁性金属材料微粒的绝缘氧化物制成。
根据本发明的又一方面，提供一种平面磁性传感器。此平面磁性传感器包括多个由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层、以及多个在构成检测层的磁电阻效应膜之间和在构成外侧排列的检测层的磁电阻效应膜的外表面上层叠的导体层，在所述检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应，该导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔。进而，在平面视图内构成导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜。
在本发明的优选实施例中，构成一对在外侧排列的导体层的线状导体膜的相邻膜互相不连接而是独立排列，构成一对在内侧排列的导体层的线状导体膜的相邻膜互相连接并且整体排列，在平面视图中观察时，构成一对在外侧排列的导体层的线状导体膜的交叉点与构成一对在内侧排列的所述导体层的线状导体膜的交叉点形成得几乎互相对应。
在本发明的优选实施例中，构成一对在外侧排列的导体层的线状导体膜的相邻膜或构成一对在内侧排列的导体层的线状导体膜的相邻膜都互相不连接，而是独立排列的，在平面视图中观察时，构成一对在外侧排列的导体层的线状导体膜的交叉点与构成一对在内侧排列的导体层的线状导体膜的交叉点形成得几乎互相对应。
在本发明的优选实施例中，一对排列在外侧的导体层连接到用于提供驱动电压或驱动电流的驱动电路，一对排列在内侧的导体层连接到用于检测输出电压或输出电流的检测电路。
在本发明的优选实施例中，构成检测层的磁电阻效应膜是粒状膜，此粒状膜由包含磁性金属材料微粒的绝缘氧化物制成。
根据本发明的再一方面，提供一种用于多维磁场分析的平面磁性传感器。此用于多维磁场分析的平面磁性传感器包括：平面磁性传感器，该平面磁性传感器包括多个由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层、以及多个在构成检测层的磁电阻效应膜之间和在构成外侧检测层的磁电阻效应膜的外表面上层叠的导体层，在所述检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应，所述导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔，其中，在平面视图内构成导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜；以及至少一个其它的平面磁性传感器，该平面磁性传感器包括由任意大小的具有磁各向异性的平面磁电阻效应膜构成的检测层以及在检测层各个表面上层叠的导体层，所述导体层由多个线状导体膜形成，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜。进而，平面磁性传感器通过绝缘元件层叠，从而可多方向地检测磁电阻变化。
附图简述
图1为根据本发明的平面磁性传感器的第一实施例的平面视图；
图2为上述实施例的局部横截面视图；
图3A和图3B为解释粒状膜特性的视图，此粒状膜用于制作上述
实施例的检测层；
图4为磁场强度与粒状膜的电阻值的关系图，此粒状膜用于制作上述实施例的检测层；
图5为由Fe-SiO2制成的粒状膜的电压-电流特性图；
图6为根据本发明的平面磁性传感器的第二实施例的平面视图；
图7为上述实施例的局部横截面视图；
图8为示出根据本发明平面磁性传感器的第三实施例的平面视图；
图9为上述实施例的局部横截面视图；以及
图10示出使用实验平面磁性传感器测量磁场强度所得到的结果。
具体实施方式
下面，基于附图中所示的实施例详细描述本发明。在图1和图2中，示出根据本发明第一实施例的平面磁性传感器10。平面磁性传感器10包括导体层12、检测层11和另一导体层13，这些层以所述顺序层叠在玻璃基板10a上。检测层11包括以平面状态形成的任意大小的磁电阻效应膜。此磁电阻效应膜表现出巨磁电阻效应(GMR)效应，其最大磁电阻变化率(最大MR率)为百分之几十。磁场强度随着从一个测点到另一个测点而改变。因而，当磁电阻效应膜以平面状态形成以便同时在大面积上检测磁场时，必需制备其巨磁电阻效应具有大的最大MR率的磁电阻效应膜。
后面将描述，为了减少引线的数量，在本发明中使用线状导体层12、13。在表现出巨磁电阻效应的磁电阻效应膜中，为了限制传导范围，使用具有隧道效应的磁电阻效应膜，亦即具有粒状膜结构的磁电阻效应膜。隧道效应指仅在电压达到或超过预定值时才有电流通过。
具有粒状膜结构的磁电阻效应膜由包含金属微粒的绝缘氧化物制成，此绝缘氧化物为非磁性物质如SiO2、ZnO、ZrO、Al2O3、MgO，此金属微粒为磁性材料如Fe、Co、Fe-Co。如图3A、图3B和图4所示，其特征在于，金属微粒的磁化(磁微粒)是随机取向的并且在零磁场中是高电阻的。同时，其特征在于，通过施加磁场，磁微粒的磁化以相同的方式取向并且是低电阻的。顺便提一下，图5示出Fe-SiO2粒状膜的电压-电流特性曲线，此粒状膜由包含铁(Fe)微粒的二氧化硅(SiO2)制成。从附图明显看出，Fe-SiO2粒状膜具有隧道效应并且因而仅在电压达到或超过预定值时才有电流通过。
导体层12、13在检测层11的各个表面上层叠，检测层11以平面状态形成且有预定的大小。导体层12、13由诸如铜的导电材料制成，并由多个以直线形状形成的线状导体膜12a、13a构造。相邻的线状导体膜12a和12a或者相邻的线状导体膜13a和13a互相不连接，而是以预定的间隔独立排列，并且粘附在检测层11的各个表面上。更具体地，制作导体层12的线状导体膜12a沿同一方向几乎相互平行地排列，且在相邻线状导体膜12a之间有间隔。进而，制作导体层13的线状导体膜13a沿着几乎与形成导体层12的线状导体膜12a正交的方向几乎相互平行地排列，且在相邻线状导体膜13a之间有间隔。由此，当在平面视图中观察平面磁性传感器10时，制作导体层12的线状导体膜12a布置得与制作导体层13的线状导体膜13a在两个以上的点交叉。换言之，它们在平面视图中以几乎为格栅的形状布置。
由线状导体膜12a制成的导体层12、由磁电阻效应膜制成的检测层11以及由线状导体膜13a制成的导体层13，用诸如溅射方法和真空蒸发方法的任何方法在玻璃基板10a上层叠。通过在进行溅射时使用形成有预定图案的掩模(未示出)，制成导体层12、13的线状导体膜12a、13a形成为预定的图案。
驱动电路和检测电路在导体层12和导体层13之间连接。如图1和图2所示，以恒压提供驱动功率的恒压电路14作为驱动电路，通过引线14a连接到导体层12的线状导体膜12a并通过引线14b连接到导体层13的线状导体膜13a。而且，在它们之间设置电流表15作为检测电路。
根据此实施例，当用恒压电路14施加预定的驱动电压时，电流从导体层12的线状导体膜12a经检测层11流到导体层13的线状导体膜13a。如图5所示，由于在此实施例中检测层11的磁电阻效应膜具有上述的隧道效应，在施加到其上的电压达到或超过预定值之前电流不会通过。如图2中的局部横截面视图所示，在平面视图中，电流在导体层12的线状导体膜12a和导体层13的线状导体膜13a的交叉点容易流动，亦即在最短距离内(如虚线箭头所示)流动，在此，检测层11具有最低的电阻。当远离交叉点时电流就变得难以流动。因此，有可能仅检测交叉点附近的电流值。
如图1所示，假定有线状导体膜12a和线状导体膜13a的交叉点X1-X16。为了测量其磁场，根据此实施例，例如，切换到在视图中从底部算起的第一个线状导体膜12a和在视图中从左边算起的第一个线状导体膜13a，以便电压施加到其上，由此测量交叉点X1的电流值。相似地，切换到在视图中从底部算起的第二个线状导体膜12a和在视图中从左边算起的第一个线状导体膜13a，以便电压施加到其上，由此测量交叉点X5的电流值。进而，切换到在视图中从顶部算起的第一个线状导体膜12a和在视图中从右边算起的第一个线状导体膜13a，以便电压施加到其上，由此测量交叉点X16的电流值。
因而，根据此实施例，仅通过切换以改变线状导体膜12a和13a组合，此时其上施加有驱动电压，可测量多个测点的磁场。顺便提一下，此切换可例如通过连接到恒压电路14的任何种类的控制装置(未示出)来执行。具体而言，当使用在计算机控制下的控制装置时，切换序列等可以是软件控制的，从而可在非常短的时间内实时测量多个测点。
如图1所示，当测量16个交叉点(X1-X16)时，只需8条引线，其中4条引线14a连接到导体层12的线状导体膜12a并且4条引线14b连接到导体层13的线状导体膜13a。假定在16个测点上独立安排传感器，那么引线的数量就变成四倍，因为必需为每个测点准备两条引线，结果总共就有32条引线。当然随着测点数量的增加难度也增大。因此，由于引线数量极少，传感器在预定面积上同时测量多个测点的磁场，所以本发明适合于实际应用。
在图1所示的实例中，导体层12的线状导体膜12a和导体层13的线状导体膜13a在平面视图中互相几乎正交。然而，并不局限于上述情况，可以排列得以小于直角的角度交叉，如约60°或45°。
图6和图7为根据本发明第二实施例的平面磁性传感器20的平面视图和局部横截面视图。此实施例不同于第一实施例，不同之处为连接到驱动电路的一对导体层和连接到检测电路的一对导体层互相不同。
根据此实施例的平面磁性传感器20包括玻璃基板20a和总共为7层的堆层，在堆层中包括三个检测层21-23、在第一检测层21和玻璃基板20a之间层叠的第一导体层24、在第一检测层21和第二检测层22之间层叠的第二导体层25、在第二检测层22和第三检测层23之间层叠的第三导体层26、以及在第三检测层23外面层叠的第四导体层27。
与上述第一实施例相似地，各个检测层21-23都由具有巨磁电阻效应的磁电阻效应膜制成，这些检测层以平面形状形成且有预定的面积。而且，与第一实施例相似地，各个导体层24-27由成直线形状的线状导体膜构造，线状导体膜由诸如铜的导电材料制成。
对于制作层叠在第一检测层21和玻璃基板20a之间的第一导体层24的线状导体膜24a以及制作层叠在第三检测层23外面的第四导体层27的线状导体膜27a，相邻的线状导体膜24a和24a之间或相邻的线状导体膜27a和27a之间互相不连接，而是以直线形状独立排列。进一步地，第一导体层24的线状导体膜24a和第四导体层27的线状导体膜27a安排得在平面视图中几乎正交。顺便提一下，与上述第一实施例相似地，此交叉角度不局限于上述几乎为直角的情况。
对于第二导体层25，相邻的线状导体膜25a和25a互相连接。具体地，如图6中虚线所示，当在平面视图中观察检测层21-23时，各个线状导体膜25a从一端到另一端倾斜排列。线状导体膜25a从一侧到另一侧交替成锯齿形排列，换句话说，排列构成一个基本为整体的线状导体膜。
如图6中点线所示，与第二导体层25相似地，第三导体层26的相邻线状导体膜26a和26a互相连接，并且排列构成一个基本为整体的线状导体膜。第二导体层25的相邻线状导体膜25a和第三导体层26的相邻线状导体膜26a，其中每一个都形成一个基本为整体的线状导体膜，这些线状导体膜形成得以任意角度互相交叉，例如在平面视图为约90°。
如在第一实施例中所述的，在具有隧道效应的磁电阻效应膜中，电流在第二导体层25的线状导体膜25a和第三导体层26的相邻线状导体膜26a的交叉点(最短距离)流动。因而，可通过上述排列检测预定测点(交叉点)的磁电阻。
而且，第二导体层25的线状导体膜25a和第三导体层26的线状导体膜26a的交叉点连接到检测电路，并且第一导体层24的线状导体膜24a和第四导体层27的线状导体膜27a的交叉点连接到驱动电路，当在平面视图中观察时这些交叉点形成得几乎互相对应。因而，制作第四导体层的各个线状导体膜在平面视图中在相同的点交叉，由于磁电阻效应膜的隧道效应，这使得有可能测量交叉点的磁电阻。
如图6所示，当第一导体层24的线状导体膜24a和第四导体层27的线状导体膜27a几乎成正交时，第二导体层25的线状导体膜25a和第三导体层26的线状导体膜26a几乎互相成正交，并且在平面视图中使得与第一导体层24的线状导体膜24a和第四导体层27的线状导体膜27a的角度几乎为45°，从而只有各个导体层互相对应。
如图6和图7所示，在此实施例中，作为驱动电路的恒流电路28提供恒流的驱动功率，此电路通过引线28a连接到第一导体层24的线状导体膜24a，并通过引线28b连接到第四导体层27的线状导体膜27a。作为检测电路的电压表29在第二导体层25的线状导体膜25a和第三导体层26的线状导体膜26a之间通过引线29a、29b连接。由于每个线状导体膜25a和26a构成一个基本为整体的膜，连接电压表29总共只需两条引线，分别用于第二导体层25和第三导体层26。当有如图6所示的16个交叉点(测点)时，连接恒流电路28需要8条引线，其中引线28a、28b各为4条。因而，在此实施例中总共只需10条引线。
进而，根据此实施例，当电流在第一导体层24和第四导体层27之间流动时，用连接在第二导体层25和第三导体层26之间的电压表29测量各个测点的电压值。因而，由于限制电压测量处的面积，其它电路的影响减弱并且能高准确度地进行测量。顺便提一下，与上述第一实施例相似地，可通过切换控制装置来控制到任何测点的电流通道，此控制装置未示出。
图8和图9为解释根据本发明第三实施例的平面磁性传感器30结构的平面视图和局部横截面视图。与第二实施例相似地，根据本实施例的平面磁性传感器30包括玻璃基板30a和总共为7层的堆层，在堆层中包括三个检测层31-33、在第一检测层31和玻璃基板30a之间层叠的第一导体层34、在第一检测层31和第二检测层32之间层叠的第二导体层35、在第二检测层32和第三检测层33之间层叠的第三导体层36、以及在第三检测层33外面层叠的第四导体层37。
与上述第二实施例相似地，各个检测层31-33由具有巨磁电阻效应的磁电阻效应膜制成，这些检测层以平面形状形成且有预定的面积。而且，与第二实施例相似地，各个导体层34-37由多个线状导体膜构造，这些线状导体膜由诸如铜的导电材料制成。进一步地，制作第一导体层34的线状导体膜34a和制作第四导体层37的线状导体膜37a与第二实施例相似地排列。
应该指出，制作第二导体层35的线状导体膜35a和制作第三导体层36的线状导体膜36a与第二实施例中的不同。在第二实施例中，第二导体层25的线状导体膜25a和第三导体层26的线状导体膜26a分别排列以形成一个基本为整体的线状导体膜，但在第三实施例中，相邻的线状导体膜35a和35a之间或相邻的线状导体膜36a和36a之间互相不连接，而是独立排列。
更具体地，如图8中虚线所示，第二导体层35的线状导体膜35a的排列方向与第一导体层34的线状导体膜34a的排列方向倾斜成约45°，且有第一检测层31在它们之间。进而，如图8中的点线所示，第三导体层36的线状导体膜36a的排列方向几乎与第二导体层35的线状导体膜35a的排列方向正交，并且第四导体层37的线状导体膜37a的排列方向几乎与第一导体层34的线状导体膜34a的排列方向成正交。而且，第一导体层34的线状导体膜34a和第四导体层37的线状导体膜37a的交叉点连接到驱动电路，第二导体层35的线状导体膜35a和第三导体层36的线状导体膜36a的交叉点连接到检测电路，在平面视图中这些交叉点形成得几乎互相对应。
因此，当电流例如依靠作为驱动电路的恒流电路38来通过第一导体层34的线状导体膜34a和第四导体层37的线状导体膜37a的交叉点时，可用电压表39测量第二导体层35的线状导体膜35a和第三导体层36的线状导体膜36a交叉点的电压。与第二实施例相似地，由于限制电压测量处的面积，在此实施例中可进行高准确度的测量。
应该指出，在此实施例中，必需把恒流电路38分别通过引线38a和38b连接到第一导体层34的线状导体膜34a和第四导体层37的线状导体膜37a，并且把电压表39分别通过引线39a和39b连接到第二导体层35的线状导体膜35a和第三导体层36的线状导体膜36a。为此，当有如图8所示的16个测点时，总共需要16条引线，其中8条用于连接驱动电路的引线38a、38b，8条用于连接检测电路的引线39a、39b。(顺便提一下，在图8中部分地示出引线)。在此实施例中，引线数量比第二实施例中的多。然而，必需在16个测点上独立布置传感器的引线数量减半。顺便提一下，与上述第一和第二实施例相似地，可通过切换控制装置来控制电流通道，此控制装置未示出。
本发明的磁性传感器并不局限于上述实施例。例如，第一实施例中的恒压操作与第二和第三实施例中的恒流操作可倒过来使用。而且，在各个实施例中都设置16个测点，但这只是一个实例。测点可以多于或少于16个点，只要检测层以平面状态形成和有可能在两个以上的点测量就行了。进一步地，检测层的面积和制作各层的线状导体膜之间的间隔不受限制。被层叠的检测层和导体层的数量不受各个实施例中所述数量的限制。
本发明提供用于多维磁场分析的平面磁性传感器(未示出)。在用于多维磁场分析的平面磁性传感器中，一个或多个具有磁各向异性的平面磁性传感器在上述平面磁性传感器10-30上通过绝缘元件来层叠，从而可检测二维方向上的磁场和三维方向上的磁场。
包括检测层和导体层的平面磁性传感器可用作具有磁各向异性的平面磁性传感器，在此种平面磁性传感器中，检测层由任意大小的具有磁各向异性的平面磁电阻效应膜制成，导体层在检测层的各个表面上层叠并且由多个线状导体膜形成，这些线状导体膜沿着各表面的方向以预定的直线形状形成并在它们之间有预定的间隔，其中，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在其间有磁电阻效应膜。换句话说，不是具有磁电阻变化且不依赖电流和磁场方向的磁电阻效应膜，而是垂直磁化膜或面内各向异性膜用于形成检测层。顺便提一下，与上述实施例相似地，由线状导体膜制成的导体层可以各种方式排列。
当使用因此构造的用于多维磁场分析的平面磁性传感器时，可测量二维方向和三维方向上的多个测点的磁场而不需要移动传感器。由此，可以在非常短的时间内在大面积上进行磁场分析，此磁场分析不但包括磁场强度还包括磁力线方向。
(试验)
如图10所示，两个永久磁铁40和41互相分开放置并且它们的相同极性互相面对，垂直测量这两个永久磁铁之间的磁场。平面磁性传感器与图1所示的相同。厚度为8000的Fe-SiO2膜用作检测层11，厚度为2000的铜(Cu)用作层叠其上的导体层12、13。
如图10所示，用计算机处理结果，该计算机处理用不同层次的颜色显示磁场强度。附图中的颜色最深部分是磁场最强的部分，随着磁场减弱颜色也变亮。因而，通过使用平面磁性传感器10肯定可以测量磁场强度。
当平面磁性传感器10一旦垂直布置在永久磁铁40、41之间时，就根本不需要再移动它。通过简单切换以改变线状导体膜12a和13a组合，此时在其上施加有驱动电压，作为控制装置的计算机可从一个测点改变到另一个。因此，与通过移动由孔穴元件制成的常规传感器等来测量区域的情况相比，本测量可在非常短的时间内进行。
平面磁性传感器和用于多维磁场分析的平面磁性传感器包括检测层和导体层，此检测层由以平面状态形成的任意大小的磁电阻效应膜制成，此导体层在磁电阻效应膜的各个表面上层叠，并且在平面视图中一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜。检测层仅在电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时此检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应。此导体层由多个线状导体膜制成，这些线状导体膜是沿着各个表面方向的直线形状且在它们之间有预定的间隔。
因而，可在非常短的时间内测量多个点的磁场特性，并能实时检测待测物体周围的磁场变化。进而，由于导体层由线状导体膜制成，因引线数量少而适于实际应用。
尽管已结合附图描述本发明的具有一定程度特殊性的优选实施例，但是，根据前面的叙述可以做当然的修改和变化。本发明的范围由后附权利要求确定。

Claims (12)

1.一种平面磁性传感器，包括：
由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层，在该检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应；以及
在磁电阻效应膜各个表面上层叠的导体层，该导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的，且在它们之间有预定的间隔；
其中，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列为相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜。
2.如权利要求1所述的平面磁性传感器，其中，构成所述导体层的线状导体膜的相邻膜互相不连接而是独立排列。
3.如权利要求1所述的平面磁性传感器，其中，构成所述检测层的磁电阻效应膜是粒状膜，此粒状膜由包含磁性金属材料微粒的绝缘氧化物制成。
4.一种用于多维磁场分析的平面磁性传感器，包括：
平面磁性传感器，其包括由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层、以及在磁电阻效应膜各个表面上层叠的导体层，在所述检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应，所述导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔，其中，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列为相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜；以及
至少一个其它的平面磁性传感器，其包括由任意大小的具有磁各向异性的平面磁电阻效应膜构成的检测层、以及在检测层各个表面上层叠的导体层，该导体层由多个线状导体膜形成，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的，且在它们之间有预定的间隔，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列为相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜，
其中，平面磁性传感器通过绝缘元件层叠，从而可多方向地检测磁电阻变化。
5.如权利要求4所述的用于多维磁场分析的平面磁性传感器，其中，构成所述导体层的线状导体膜的相邻膜互相不连接而是独立排列。
6.如权利要求4所述的用于多维磁场分析的平面磁性传感器，其中，构成所述检测层的磁电阻效应膜是粒状膜，此粒状膜由包含磁性金属材料微粒的绝缘氧化物制成。
7.一种平面磁性传感器，包括：
多个由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层，在所述检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应；以及
在构成所述检测层的磁电阻效应膜之间和在构成外侧排列的所述检测层的磁电阻效应膜的外表面上层叠的多个导体层，该导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的，且在它们之间有预定的间隔；
其中，在平面视图内构成所述导体层的线状导体膜排列为相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜。
8.如权利要求7所述的平面磁性传感器，其中，构成一对在外侧排列的所述导体层的线状导体膜的相邻膜互相不连接而是独立排列，构成一对在内侧排列的所述导体层的线状导体膜的相邻膜互相连接并且整体排列，在平面视图中观察时，构成一对在外侧排列的所述导体层的线状导体膜的交叉点与构成一对在内侧排列的所述导体层的线状导体膜的交叉点形成得几乎互相对应。
9.如权利要求7所述的平面磁性传感器，其中，构成一对在外侧排列的所述导体层的线状导体膜的相邻膜和构成一对在内侧排列的所述导体层的线状导体膜的相邻膜都是互相不连接而是独立排列，在平面视图中观察时，构成一对在外侧排列的所述导体层的线状导体膜的交叉点与构成一对在内侧排列的所述导体层的线状导体膜的交叉点形成得几乎互相对应。
10.如权利要求7所述的平面磁性传感器，其中，一对排列在外侧的所述导体层连接到用于提供驱动电压或驱动电流的驱动电路，一对排列在内侧的所述导体层连接到用于检测输出电压或输出电流的检测电路。
11.如权利要求7所述的平面磁性传感器，其中，构成所述检测层的磁电阻效应膜是粒状膜，此粒状膜由包含磁性金属材料微粒的绝缘氧化物制成。
12.一种用于多维磁场分析的平面磁性传感器，包括：
平面磁性传感器，其包括多个由任意大小的平面磁电阻效应膜构成的检测层、以及多个在构成所述检测层的磁电阻效应膜之间和在构成所述外侧检测层的磁电阻效应膜的外表面上层叠的导体层，在所述检测层中仅当电压达到或超过预定值时因隧道效应才有电流通过，并且在磁粒的磁化方向随磁场强度发生改变时该检测层改变其电阻值以表现出巨磁电阻效应，所述导体层包括多个线状导体膜，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔，其中，在平面视图内构成所述导体层的线状导体膜排列为相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜；以及
至少一个其它的平面磁性传感器，其包括由任意大小的具有磁各向异性的平面磁电阻效应膜构成的检测层以及在检测层各个表面上层叠的导体层，所述导体层由多个线状导体膜形成，这些线状导体膜是沿着各个表面方向以直线形状形成的且在它们之间有预定的间隔，在平面视图内一个导体层的线状导体膜和另一导体层的线状导体膜排列得相互交叉，且在它们之间有磁电阻效应膜，
其中平面磁性传感器通过绝缘元件层叠，从而可多方向地检测磁电阻变化。
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