JP2001264400A - Ｍｉ素子の制御装置 - Google Patents
Ｍｉ素子の制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】どのような特性をもつＭＩ素子であってもその
出力が飽和することがなく高感度で且つ広範囲（無限）
に渡って磁界が検出できるＭＩ素子の制御装置を提供す
る。 【解決手段】ＭＩ素子の制御装置において、ＭＩ素子１
に磁束キャンセル用のＤＣバイアスコイル２と負帰還バ
イアスコイル３を巻線し、該ＭＩ素子１の両端から検波
回路７を介して、該負帰還バイアスコイル３に接続し、
その終端を出力検出用素子５の一端に接続し、その終端
を出力検出用素子５の一端に接続し、その出力検出用素
子５の両端で出力を検出する。またＤＣバイアスコイル
２を巻線しないときは、イニシャルオフセット回路にて
あらかじめ負帰還バイアスコイル３に電流を流しておき
バイアス磁界ＨΔを印加する。
出力が飽和することがなく高感度で且つ広範囲（無限）
に渡って磁界が検出できるＭＩ素子の制御装置を提供す
る。 【解決手段】ＭＩ素子の制御装置において、ＭＩ素子１
に磁束キャンセル用のＤＣバイアスコイル２と負帰還バ
イアスコイル３を巻線し、該ＭＩ素子１の両端から検波
回路７を介して、該負帰還バイアスコイル３に接続し、
その終端を出力検出用素子５の一端に接続し、その終端
を出力検出用素子５の一端に接続し、その出力検出用素
子５の両端で出力を検出する。またＤＣバイアスコイル
２を巻線しないときは、イニシャルオフセット回路にて
あらかじめ負帰還バイアスコイル３に電流を流しておき
バイアス磁界ＨΔを印加する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ＭＩ素子の制御装
置に関するものであり、特に高感度で広範囲に渡って検
出磁界を得られる磁気インピーダンス素子の制御装置に
関する。
置に関するものであり、特に高感度で広範囲に渡って検
出磁界を得られる磁気インピーダンス素子の制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年小型・低コストで高感度・高速応答
の磁気センサの要求がますます大きくなっている。それ
にともない、微弱な外部磁界を感度良く検出できるＭＩ
素子が必要となってきている。また、非破壊検査や紙幣
検査に用いることができる高感度センサの需要も大きく
なっている。更に、自動車用の電流センサ等として高感
度でかつ広範囲の検出磁界に渡って感知できる電流セン
サの需要が多くなっている。
の磁気センサの要求がますます大きくなっている。それ
にともない、微弱な外部磁界を感度良く検出できるＭＩ
素子が必要となってきている。また、非破壊検査や紙幣
検査に用いることができる高感度センサの需要も大きく
なっている。更に、自動車用の電流センサ等として高感
度でかつ広範囲の検出磁界に渡って感知できる電流セン
サの需要が多くなっている。
【０００３】ここで、簡単にＭＩ効果について説明す
る。ＭＩ効果とは、高透磁性磁性体に表皮効果を生じさ
せるような数ＭＨｚ以上の高周波電流または、パルス電
流を通電すると、そのインピ−ダンスの大きさが外部磁
界によって大きく変化する電磁気現象である。この現象
を利用した高感度のＭＩ素子は、１９９３年に名古屋大
学の毛利教授により提案されている。このＭＩ効果を利
用したＭＩ素子は、下記に示すアモルファス磁性ワイヤ
型であり、ＦｅＣｏＳｉＢのアモルファス磁性ワイヤ
に、ＭＨｚオ−ダ−の高周波電流を通電した場合、誘起
電圧の振幅だけでなくワイヤ両端間の振幅がワイヤ長さ
方向の外部磁界Ｈｅｘによって著しい変化を示す。これ
は、Ｈｅｘによってワイヤ内部のインダクタンスの他に
表皮効果によるオ−ミック抵抗も同時に変化するためで
ある。このＭＩ効果も零磁歪または負磁歪のアモルファ
スワイヤを用いると数十μｍ径、１〜２ｍｍ長の微少寸
法の試料でも顕著に現われ、しかも励磁用や検出用のコ
イルは、全く不要である。また、ＭＩ効果ではオ−ミッ
ク電圧を相殺するための回路を必要としない為センサ構
成が簡素化でき、励磁周波数も数百ＭＨｚまで可能であ
るため高周波デバイスが構成できる。
る。ＭＩ効果とは、高透磁性磁性体に表皮効果を生じさ
せるような数ＭＨｚ以上の高周波電流または、パルス電
流を通電すると、そのインピ−ダンスの大きさが外部磁
界によって大きく変化する電磁気現象である。この現象
を利用した高感度のＭＩ素子は、１９９３年に名古屋大
学の毛利教授により提案されている。このＭＩ効果を利
用したＭＩ素子は、下記に示すアモルファス磁性ワイヤ
型であり、ＦｅＣｏＳｉＢのアモルファス磁性ワイヤ
に、ＭＨｚオ−ダ−の高周波電流を通電した場合、誘起
電圧の振幅だけでなくワイヤ両端間の振幅がワイヤ長さ
方向の外部磁界Ｈｅｘによって著しい変化を示す。これ
は、Ｈｅｘによってワイヤ内部のインダクタンスの他に
表皮効果によるオ−ミック抵抗も同時に変化するためで
ある。このＭＩ効果も零磁歪または負磁歪のアモルファ
スワイヤを用いると数十μｍ径、１〜２ｍｍ長の微少寸
法の試料でも顕著に現われ、しかも励磁用や検出用のコ
イルは、全く不要である。また、ＭＩ効果ではオ−ミッ
ク電圧を相殺するための回路を必要としない為センサ構
成が簡素化でき、励磁周波数も数百ＭＨｚまで可能であ
るため高周波デバイスが構成できる。
【０００４】その特徴として 通電により円周方向（閉磁路）磁束変化を用いるの
で励磁による反磁界がなく、ヘッドがマイクロ寸法とな
るばかりでなく、励磁による磁束を外部に発生させるこ
とがない。 励磁および検出のためのコイルが不要であり、高周
波励磁における浮遊容量の問題がない。 磁性線の温度変化による特性変化を抑制することが
できる。などの利点があり、検出感度が高いので、磁気
ヘッドあるいはＨＤＤやＦＤＤのスピンドルモ−タ−の
ロ−タリエンコ−ダ−用高精度磁気ヘッドへの応用が期
待されている。
で励磁による反磁界がなく、ヘッドがマイクロ寸法とな
るばかりでなく、励磁による磁束を外部に発生させるこ
とがない。 励磁および検出のためのコイルが不要であり、高周
波励磁における浮遊容量の問題がない。 磁性線の温度変化による特性変化を抑制することが
できる。などの利点があり、検出感度が高いので、磁気
ヘッドあるいはＨＤＤやＦＤＤのスピンドルモ−タ−の
ロ−タリエンコ−ダ−用高精度磁気ヘッドへの応用が期
待されている。
【０００５】また、ＭＩ素子の小型化、軽量化のために
薄膜化の磁性体薄膜によるＭＩ素子及びそれを更に改良
したＣｏＦｅＢ膜等の軟磁性体薄膜を二層積層した積層
タイプの交差磁気異方性膜ＭＩ素子も提案されている。
ＭＩ素子で磁界センサを構成するためには、ＭＩ効果が
外部磁界の正負に対して対称であるため、コイルや永久
磁石による直流バイアス磁界を使って特性を非対称にす
る必要があった。特に磁性体薄膜ＭＩ素子は、一般的に
アモルファスワイヤに比べて磁界検出感度が１／３〜１
／４と低いため直流バイアス磁界をコイル電流で発生さ
せる場合は消費電力が増大してしまう。更にコイルを巻
いたり、永久磁石を配置することで素子が大きくなる問
題があった。
薄膜化の磁性体薄膜によるＭＩ素子及びそれを更に改良
したＣｏＦｅＢ膜等の軟磁性体薄膜を二層積層した積層
タイプの交差磁気異方性膜ＭＩ素子も提案されている。
ＭＩ素子で磁界センサを構成するためには、ＭＩ効果が
外部磁界の正負に対して対称であるため、コイルや永久
磁石による直流バイアス磁界を使って特性を非対称にす
る必要があった。特に磁性体薄膜ＭＩ素子は、一般的に
アモルファスワイヤに比べて磁界検出感度が１／３〜１
／４と低いため直流バイアス磁界をコイル電流で発生さ
せる場合は消費電力が増大してしまう。更にコイルを巻
いたり、永久磁石を配置することで素子が大きくなる問
題があった。
【０００６】後者の交差型磁性体薄膜ＭＩ素子は、軟磁
性体薄膜の磁化容易軸を利用して、交差するような磁気
異方性をもたせた交差型磁気異方性膜ＭＩ素子であり、
外部磁界の正負に対して非対称なＭＩ効果を得ることが
出来た。これにより直流バイアス磁界を全く使わないで
磁界センサを構成できるようになった。直流バイアス磁
界を発生させるコイルが必要ないことで低消費電力化、
超小型化が可能となった。また、インピ−ダンスの大き
さが最大となる磁界の大きさが磁性体薄膜ＭＩ素子に比
べて１／５になった為、より高感度なセンサを作製する
ことが期待できる。
性体薄膜の磁化容易軸を利用して、交差するような磁気
異方性をもたせた交差型磁気異方性膜ＭＩ素子であり、
外部磁界の正負に対して非対称なＭＩ効果を得ることが
出来た。これにより直流バイアス磁界を全く使わないで
磁界センサを構成できるようになった。直流バイアス磁
界を発生させるコイルが必要ないことで低消費電力化、
超小型化が可能となった。また、インピ−ダンスの大き
さが最大となる磁界の大きさが磁性体薄膜ＭＩ素子に比
べて１／５になった為、より高感度なセンサを作製する
ことが期待できる。
【０００７】しかしながら、前述したＭＩ素子は高感度
であるが広範囲の検出磁界に渡って、リニアリティを得
ることが出来ずその制御装置を改良する必要があった。
図１７に従来のＭＩ素子３１の制御装置３０をブロック
図で示す。ＤＣバイアスコイル３２によりバイアス磁界
を印加し、検波回路３４を介して増幅器３５により増幅
し負帰還抵抗３７、巻線した負帰還バイアスコイル３３
を介して負帰還をかけて出力３６を得ている。その外部
磁界Ｈex[Oe]−出力電圧ＥOUT［Ｖ］は、図１８に示す
ようなリニアリティを得ている。
であるが広範囲の検出磁界に渡って、リニアリティを得
ることが出来ずその制御装置を改良する必要があった。
図１７に従来のＭＩ素子３１の制御装置３０をブロック
図で示す。ＤＣバイアスコイル３２によりバイアス磁界
を印加し、検波回路３４を介して増幅器３５により増幅
し負帰還抵抗３７、巻線した負帰還バイアスコイル３３
を介して負帰還をかけて出力３６を得ている。その外部
磁界Ｈex[Oe]−出力電圧ＥOUT［Ｖ］は、図１８に示す
ようなリニアリティを得ている。
【０００８】このように従来のＭＩ素子３１の制御装置
３０では、 ＭＩ素子３１のＭＩ特性が対称であり高感
度ではあるがＭＩ特性が対称でそれぞれのインピ−ダン
スの変化率のピ−クが±数［Oe]であり、バイアス磁界
を印加してシフトさせることで非対称としており、非対
称とした特性のピークの一方が+３[Oe]付近であるため
線形領域が±３[Oe］と狭く従来のＭＩ素子３１の制御
装置３０をもってしても図１８に示すような±３[Oe]の
範囲でしかリニアリティを得ることが出来なかった。ま
た±4[Oe]、±5[Oe]と出力が飽和する領域では、出力検
出が不可能であった。
３０では、 ＭＩ素子３１のＭＩ特性が対称であり高感
度ではあるがＭＩ特性が対称でそれぞれのインピ−ダン
スの変化率のピ−クが±数［Oe]であり、バイアス磁界
を印加してシフトさせることで非対称としており、非対
称とした特性のピークの一方が+３[Oe]付近であるため
線形領域が±３[Oe］と狭く従来のＭＩ素子３１の制御
装置３０をもってしても図１８に示すような±３[Oe]の
範囲でしかリニアリティを得ることが出来なかった。ま
た±4[Oe]、±5[Oe]と出力が飽和する領域では、出力検
出が不可能であった。
【０００９】本出願人は、新たなＭＩ素子の制御装置を
用いることでどのようなＭＩ特性をもつＭＩ素子であっ
てもその出力が飽和することがなく高感度で且つ広範囲
（無限）の検出磁界に渡って磁界が検出できるＭＩ素子
の制御装置を提供することを可能とした。
用いることでどのようなＭＩ特性をもつＭＩ素子であっ
てもその出力が飽和することがなく高感度で且つ広範囲
（無限）の検出磁界に渡って磁界が検出できるＭＩ素子
の制御装置を提供することを可能とした。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＭＩ素子の
制御装置として上記問題点を解決する為に、磁性線ＭＩ
素子及び薄膜型ＭＩ素子及び積層型の薄膜交差型ＭＩ素
子の制御装置として、高感度で広範囲の検出磁界に渡っ
てリニアリティが得られるＭＩ素子の制御装置を提供す
るものである。また、バイアスコイルを必要としないで
も同様な効果を得る制御装置を提供するものである。
制御装置として上記問題点を解決する為に、磁性線ＭＩ
素子及び薄膜型ＭＩ素子及び積層型の薄膜交差型ＭＩ素
子の制御装置として、高感度で広範囲の検出磁界に渡っ
てリニアリティが得られるＭＩ素子の制御装置を提供す
るものである。また、バイアスコイルを必要としないで
も同様な効果を得る制御装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１では、磁気イン
ピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置において、該Ｍ
Ｉ素子に磁束キャンセル用のＤＣバイアスコイルと負帰
還バイアスコイルを巻線し、該ＭＩ素子の両端から検波
回路を介して、該該負帰還バイアスコイルに接続し、そ
の終端を出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用
素子の両端で出力を検出することを特徴とするＭＩ素子
の制御装置であり請求項２では、磁気インピ−ダンス素
子（ＭＩ素子）の制御装置において、該ＭＩ素子の両端
から検波回路、イニシャルオフセット回路を介し、該Ｍ
Ｉ素子に巻かれた負帰還バイアスコイルに接続し、該負
帰還バイアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接
続し、該出力検出用素子の両端で出力を検出することを
特徴とするＭＩ素子の制御装置である。請求項３では、
磁気インピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置におい
て、該ＭＩ素子の両端から検波回路を介し、該ＭＩ素子
に巻線した負帰還バイアスコイルに接続し、該負帰還バ
イアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接続し、
出力検出用素子の両端で出力を検出することを特徴とす
るＭＩ素子の制御装置を提供することで上記課題を解決
している。
ピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置において、該Ｍ
Ｉ素子に磁束キャンセル用のＤＣバイアスコイルと負帰
還バイアスコイルを巻線し、該ＭＩ素子の両端から検波
回路を介して、該該負帰還バイアスコイルに接続し、そ
の終端を出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用
素子の両端で出力を検出することを特徴とするＭＩ素子
の制御装置であり請求項２では、磁気インピ−ダンス素
子（ＭＩ素子）の制御装置において、該ＭＩ素子の両端
から検波回路、イニシャルオフセット回路を介し、該Ｍ
Ｉ素子に巻かれた負帰還バイアスコイルに接続し、該負
帰還バイアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接
続し、該出力検出用素子の両端で出力を検出することを
特徴とするＭＩ素子の制御装置である。請求項３では、
磁気インピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置におい
て、該ＭＩ素子の両端から検波回路を介し、該ＭＩ素子
に巻線した負帰還バイアスコイルに接続し、該負帰還バ
イアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接続し、
出力検出用素子の両端で出力を検出することを特徴とす
るＭＩ素子の制御装置を提供することで上記課題を解決
している。
【００１２】また、請求項４では、前記ＭＩ素子は、外
部磁界によって変化するＭＩ素子両端の電圧を前記検波
回路で読み取り電流を発生させ前記負帰還バイアスコイ
ルに供給し、ト−タル磁界がゼロとなる磁界を発生させ
該電流を平衡させることを特徴とする請求項１〜３記載
のＭＩ素子の制御装置を提供することで課題を解決して
いる。請求項５では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ特性が対称
であることを特徴とする請求項１、２記載のＭＩ素子の
制御装置であり、請求項６では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ
特性が非対称であることを特徴とする請求項３記載のＭ
Ｉ素子の制御装置を提供することで課題を解決するもの
としている。
部磁界によって変化するＭＩ素子両端の電圧を前記検波
回路で読み取り電流を発生させ前記負帰還バイアスコイ
ルに供給し、ト−タル磁界がゼロとなる磁界を発生させ
該電流を平衡させることを特徴とする請求項１〜３記載
のＭＩ素子の制御装置を提供することで課題を解決して
いる。請求項５では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ特性が対称
であることを特徴とする請求項１、２記載のＭＩ素子の
制御装置であり、請求項６では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ
特性が非対称であることを特徴とする請求項３記載のＭ
Ｉ素子の制御装置を提供することで課題を解決するもの
としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】ここでは、磁性体薄膜を使用した
ＭＩ素子で実施形態を説明を説明するが、どのようなＭ
Ｉ素子においても同様な効果がえられる。本発明の各実
施形態を図面にて説明する。第一の実施形態として図１
は、本発明に係る磁気インピーダンス(以下ＭＩ)効果を
用いた薄膜ＭＩ素子の構成を示した図である。図２ａ
は、プラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したとき及び
マイナス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときのＭＩ
素子のＭＩ特性を示す図である。図２ｂは、それぞれ異
なるＭＩ特性をもつＭＩ素子のＭＩ特性を示す図であ
る。図２ｂでは、説明を簡単にするためにプラス側から
外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときのインピ−ダンス変化
率だけでＭＩ特性を表している。図３は、バイアス磁界
Ｈbを印加したときの磁性体薄膜ＭＩ素子の構成図を示
す。図４ａは、バイアス磁界Ｈbを印加したときの薄膜
ＭＩ素子の特性図である。図４ｂは、それぞれ異なるＭ
Ｉ特性をもつＭＩ素子にバイアス磁界Ｈbを印加したと
きの薄膜ＭＩ素子の特性図である。図５は、本発明に係
わるＭＩ素子を用いた薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式的
に示した図である。図６は、本発明に係わるＭＩ素子の
制御装置の電子回路をブロックで模式化した図である。
図７は、ＭＩ素子の制御装置の外部磁界Ｈex[Oe]−出力
電圧ＥOUT［Ｖ］の関係を示す。
ＭＩ素子で実施形態を説明を説明するが、どのようなＭ
Ｉ素子においても同様な効果がえられる。本発明の各実
施形態を図面にて説明する。第一の実施形態として図１
は、本発明に係る磁気インピーダンス(以下ＭＩ)効果を
用いた薄膜ＭＩ素子の構成を示した図である。図２ａ
は、プラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したとき及び
マイナス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときのＭＩ
素子のＭＩ特性を示す図である。図２ｂは、それぞれ異
なるＭＩ特性をもつＭＩ素子のＭＩ特性を示す図であ
る。図２ｂでは、説明を簡単にするためにプラス側から
外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときのインピ−ダンス変化
率だけでＭＩ特性を表している。図３は、バイアス磁界
Ｈbを印加したときの磁性体薄膜ＭＩ素子の構成図を示
す。図４ａは、バイアス磁界Ｈbを印加したときの薄膜
ＭＩ素子の特性図である。図４ｂは、それぞれ異なるＭ
Ｉ特性をもつＭＩ素子にバイアス磁界Ｈbを印加したと
きの薄膜ＭＩ素子の特性図である。図５は、本発明に係
わるＭＩ素子を用いた薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式的
に示した図である。図６は、本発明に係わるＭＩ素子の
制御装置の電子回路をブロックで模式化した図である。
図７は、ＭＩ素子の制御装置の外部磁界Ｈex[Oe]−出力
電圧ＥOUT［Ｖ］の関係を示す。
【００１４】図１において薄膜ＭＩ素子１が記されてお
り、図では、基板を省略している。薄膜ＭＩ素子１は、
Aｌ2０3 セラミックウェハ、Ｓiウェーハ、ガラスウェ
ーハ等の表面平滑性を高めた非磁性基板上に軟磁性体薄
膜であるＣｏＦｅＮｉ，ＮｉＦｅ等のめっき膜、あるい
はＦeＣoＳｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦeＳｉＢ、ＣｏＳｉ
Ｂ等のアモルファススパッタ膜、ＮｉＦｅスパッタ膜な
どの軟磁性体薄膜を成膜し、その後、回転磁場中、およ
び静止磁場中で熱処理を行うと磁気特性の向上がはかれ
る。また、表面平滑性を高めていなくとも非磁性基板で
あればよい。
り、図では、基板を省略している。薄膜ＭＩ素子１は、
Aｌ2０3 セラミックウェハ、Ｓiウェーハ、ガラスウェ
ーハ等の表面平滑性を高めた非磁性基板上に軟磁性体薄
膜であるＣｏＦｅＮｉ，ＮｉＦｅ等のめっき膜、あるい
はＦeＣoＳｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦeＳｉＢ、ＣｏＳｉ
Ｂ等のアモルファススパッタ膜、ＮｉＦｅスパッタ膜な
どの軟磁性体薄膜を成膜し、その後、回転磁場中、およ
び静止磁場中で熱処理を行うと磁気特性の向上がはかれ
る。また、表面平滑性を高めていなくとも非磁性基板で
あればよい。
【００１５】時間的に変化する電流を印加し表皮効果を
得る薄膜ＭＩ素子１の両端にアルミのワイヤボンディン
グ、Ａｕワイヤ等からなる電極又は直接半田によりリ−
ド線に接続し、数十［ＭＨｚ］（１０〜４０［ＭＨ
ｚ］）の高周波電流を両端に通電している。この時の、
外部磁界Ｈex［Oe]とインピ−ダンス変化率（％）の関
係（ＭＩ特性）を図２ａに示している。図３では、ＤＣ
バイアスコイル２をＮ回巻き最大感度となる動作点をシ
フトさせるためにバイアス磁界Ｈb[Oe]を印加してい
る。このときのＭＩ特性を図４ａに示す。図５にそって
説明するとこのとき、薄膜ＭＩ素子１に巻いたＤＣバイ
アスコイル２の上に絶縁被覆するか、コイルの外周部を
絶縁被覆し、負帰還バイアスコイル３をＤＣバイアスコ
イルと同じだけＮ回巻いている。次に、外部磁界をＨex
[Oe]とすると、Ｈex[Oe]によって薄膜ＭＩ素子１の電圧
が変化する。前記したＭＩ素子１の両端から検波回路４
により変化した電圧Ｖを読み取り、Ｉ１となる電流を発
生させ、薄膜ＭＩ素子１に巻いた負帰還バイアスコイル
３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ１を発生さ
せ、Ｉ１を常に平衡させる。このＨ１を検出用素子５
（抵抗Ｒ1）を介して出力を測定する。ＤＣバイアスコ
イル２、負帰還バイアスコイル３は、この図のＭＩ素子
１の要部で開示している。また、このときの電子回路の
一例を図６にブロックで模式化して示している。
得る薄膜ＭＩ素子１の両端にアルミのワイヤボンディン
グ、Ａｕワイヤ等からなる電極又は直接半田によりリ−
ド線に接続し、数十［ＭＨｚ］（１０〜４０［ＭＨ
ｚ］）の高周波電流を両端に通電している。この時の、
外部磁界Ｈex［Oe]とインピ−ダンス変化率（％）の関
係（ＭＩ特性）を図２ａに示している。図３では、ＤＣ
バイアスコイル２をＮ回巻き最大感度となる動作点をシ
フトさせるためにバイアス磁界Ｈb[Oe]を印加してい
る。このときのＭＩ特性を図４ａに示す。図５にそって
説明するとこのとき、薄膜ＭＩ素子１に巻いたＤＣバイ
アスコイル２の上に絶縁被覆するか、コイルの外周部を
絶縁被覆し、負帰還バイアスコイル３をＤＣバイアスコ
イルと同じだけＮ回巻いている。次に、外部磁界をＨex
[Oe]とすると、Ｈex[Oe]によって薄膜ＭＩ素子１の電圧
が変化する。前記したＭＩ素子１の両端から検波回路４
により変化した電圧Ｖを読み取り、Ｉ１となる電流を発
生させ、薄膜ＭＩ素子１に巻いた負帰還バイアスコイル
３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ１を発生さ
せ、Ｉ１を常に平衡させる。このＨ１を検出用素子５
（抵抗Ｒ1）を介して出力を測定する。ＤＣバイアスコ
イル２、負帰還バイアスコイル３は、この図のＭＩ素子
１の要部で開示している。また、このときの電子回路の
一例を図６にブロックで模式化して示している。
【００１６】外部磁界ＨｅｘとＨ１のト−タル磁界がゼ
ロとなることで薄膜ＭＩ素子１の外部磁界Ｈｅｘに対す
る電圧変化が飽和する領域の磁界でもリニアに検出でき
る。従って、図４ａに示すような±数[Oe]の狭い磁界の
範囲でしか磁界検出が出来なかったが、図７に示すよう
に広範囲（物理的には無限大）の外部磁界Ｈｅｘに渡っ
てリニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置１０を
得ることができる。次に、図２ｂに示される異なるＭＩ
特性ａ、ＭＩ特性ｂをもつＭＩ素子で制御装置を検証し
てみた。ＭＩ素子のＭＩ特性は素子によってバラついて
いるためあえてこのように異なる特性をもつＭＩ素子を
使用し実験した。図４ｂは、図２ｂのそれぞれのＭＩ特
性ａ、ｂにバイアス磁界Ｈb[Oe]を印加し、シフトさせ
た図である。詳細な説明は前述したので述べないが、実
線で示すＭＩ特性ａ、点線で示すＭＩ特性ｂともに図７
に示すように全く同様な広範囲（物理的には無限大）の
外部磁界Ｈｅｘに渡ってリニアな出力電圧を得る磁界平
衡型の制御装置１０であることが検証された。
ロとなることで薄膜ＭＩ素子１の外部磁界Ｈｅｘに対す
る電圧変化が飽和する領域の磁界でもリニアに検出でき
る。従って、図４ａに示すような±数[Oe]の狭い磁界の
範囲でしか磁界検出が出来なかったが、図７に示すよう
に広範囲（物理的には無限大）の外部磁界Ｈｅｘに渡っ
てリニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置１０を
得ることができる。次に、図２ｂに示される異なるＭＩ
特性ａ、ＭＩ特性ｂをもつＭＩ素子で制御装置を検証し
てみた。ＭＩ素子のＭＩ特性は素子によってバラついて
いるためあえてこのように異なる特性をもつＭＩ素子を
使用し実験した。図４ｂは、図２ｂのそれぞれのＭＩ特
性ａ、ｂにバイアス磁界Ｈb[Oe]を印加し、シフトさせ
た図である。詳細な説明は前述したので述べないが、実
線で示すＭＩ特性ａ、点線で示すＭＩ特性ｂともに図７
に示すように全く同様な広範囲（物理的には無限大）の
外部磁界Ｈｅｘに渡ってリニアな出力電圧を得る磁界平
衡型の制御装置１０であることが検証された。
【００１７】次に本発明に係わる第二の実施形態とし
て、薄膜ＭＩ素子の制御装置を図にて説明する。図８
は、本発明に係るＭＩ効果を用いた薄膜ＭＩ素子の構成
を示した図である。図９ａは、プラス側から外部磁界Ｈ
ex[Oe]を印加したとき及びマイナス側から外部磁界Ｈex
[Oe]を印加したときのＭＩ素子のＭＩ特性を示す図であ
る。図９ｂは、それぞれ異なるＭＩ特性をもつＭＩ素子
のＭＩ特性ｃ、ｄを示す図である。図９ｂでは、説明を
簡単にするためにプラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加
したときのインピ−ダンス変化率だけでＭＩ特性をあら
わしている。図１０ａは、イニシャルオフセット回路７
にてあらかじめ負帰還バイアスコイル３に電流を流して
ΔＨ[Oe]シフトさせＭＩ特性を非対称にした特性図を示
す。図１０ｂは、それぞれ異なるＭＩ特性ｃ、ｄをもつ
ＭＩ素子にイニシャルオフセット回路７にてあらかじめ
負帰還バイアスコイル３に電流を流してＭＩ特性を非対
称にした特性図を示す。図１１は、本発明に係わるＭＩ
素子を用いた薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式的に示した
図である。図１２は、本発明に係わるＭＩ素子の制御装
置の電子回路の一例をブロックで模式化した図である。
また、ＭＩ素子１の制御装置１０の外部磁界Ｈex[Oe]−
出力電圧ＥOUT［Ｖ］の関係を示す図は第一の実施形態
同様となったので図７を使って説明する。
て、薄膜ＭＩ素子の制御装置を図にて説明する。図８
は、本発明に係るＭＩ効果を用いた薄膜ＭＩ素子の構成
を示した図である。図９ａは、プラス側から外部磁界Ｈ
ex[Oe]を印加したとき及びマイナス側から外部磁界Ｈex
[Oe]を印加したときのＭＩ素子のＭＩ特性を示す図であ
る。図９ｂは、それぞれ異なるＭＩ特性をもつＭＩ素子
のＭＩ特性ｃ、ｄを示す図である。図９ｂでは、説明を
簡単にするためにプラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加
したときのインピ−ダンス変化率だけでＭＩ特性をあら
わしている。図１０ａは、イニシャルオフセット回路７
にてあらかじめ負帰還バイアスコイル３に電流を流して
ΔＨ[Oe]シフトさせＭＩ特性を非対称にした特性図を示
す。図１０ｂは、それぞれ異なるＭＩ特性ｃ、ｄをもつ
ＭＩ素子にイニシャルオフセット回路７にてあらかじめ
負帰還バイアスコイル３に電流を流してＭＩ特性を非対
称にした特性図を示す。図１１は、本発明に係わるＭＩ
素子を用いた薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式的に示した
図である。図１２は、本発明に係わるＭＩ素子の制御装
置の電子回路の一例をブロックで模式化した図である。
また、ＭＩ素子１の制御装置１０の外部磁界Ｈex[Oe]−
出力電圧ＥOUT［Ｖ］の関係を示す図は第一の実施形態
同様となったので図７を使って説明する。
【００１８】図１１は、本発明に係る時間的に変化する
電流を印加し表皮効果を得るＭＩ素子１を用いた薄膜Ｍ
Ｉ素子１の制御装置１０の構造を模式的に示した図であ
り詳細にはＭＩ素子による外部磁界検出の原理図であ
る。図９ａに示すように磁界の向きに対して対称的に電
圧が変化するＭＩ素子１を利用する場合はイニシャルオ
フセット回路７にて発生させた電流をあらかじめ負帰還
バイアスコイルに流して図１０ａのようにＭＩ特性をΔ
Ｈ［Oe]だけシフトさせ非対称にしておく。発生する外
部磁界をＨｅｘ[Oe]とすると、Ｈｅｘ[Oe]によってＭＩ
素子１の電圧が変化する。前記したＭＩ素子１の両端か
ら検波回路４により変化した電圧Ｖを読み取り、Ｉ1と
なる電流を発生させ、ＭＩ素子１に巻いた負帰還バイア
スコイル３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ1を
発生させ、Ｉ1を常に平衡とさせる。このＨ1を出力検出
用素子５（抵抗Ｒ1）を介して出力として測定する。ま
た、このときの電子回路の一例をブロックで模式化して
示したのが図１２である。
電流を印加し表皮効果を得るＭＩ素子１を用いた薄膜Ｍ
Ｉ素子１の制御装置１０の構造を模式的に示した図であ
り詳細にはＭＩ素子による外部磁界検出の原理図であ
る。図９ａに示すように磁界の向きに対して対称的に電
圧が変化するＭＩ素子１を利用する場合はイニシャルオ
フセット回路７にて発生させた電流をあらかじめ負帰還
バイアスコイルに流して図１０ａのようにＭＩ特性をΔ
Ｈ［Oe]だけシフトさせ非対称にしておく。発生する外
部磁界をＨｅｘ[Oe]とすると、Ｈｅｘ[Oe]によってＭＩ
素子１の電圧が変化する。前記したＭＩ素子１の両端か
ら検波回路４により変化した電圧Ｖを読み取り、Ｉ1と
なる電流を発生させ、ＭＩ素子１に巻いた負帰還バイア
スコイル３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ1を
発生させ、Ｉ1を常に平衡とさせる。このＨ1を出力検出
用素子５（抵抗Ｒ1）を介して出力として測定する。ま
た、このときの電子回路の一例をブロックで模式化して
示したのが図１２である。
【００１９】従って、従来は図９ａに示すような±数[O
e]の狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかったが、
図７に示すように広範囲の外部磁界Ｈｅｘ[Oe]に渡って
リニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置１０を得
ることができた。また、ＤＣバイアスコイルを必要とし
ないで図１０ａに示すような非対称な特性を得ることが
でき、負帰還バイアスコイル３のみで薄膜ＭＩ素子１の
両端から検波回路７により変化した電圧Ｖを読み取り、
Ｉ1となる電流を発生させ、薄膜ＭＩ素子１に巻いた負
帰還バイアスコイル３に供給し、ト−タル磁界がゼロと
なるＨ1を発生させ、Ｉ1を常に平衡とさせているのでコ
ストを低減させ、工程の煩雑化を招くこともない。次
に、図９ｂに示される異なるＭＩ特性ａ、ｂをもつＭＩ
素子で制御装置１０を検証してみた。詳細な説明は前述
したので述べないが、実線で示すＭＩ特性c、点線で示
すＭＩ特性dともにあらかじめイニシャルオフセット回
路７にて電流を流し図１０ｂに示すようにΔＨ[Oe]だけ
シフトさせ非対称な特性としている。このように、異な
るＭＩ特性ｃ、ｄにおいても図７に示すように全く同様
な広範囲（物理的には無限大）の外部磁界Ｈｅｘ[Oe]に
渡ってリニアな出力電圧ＥOUT[V]を得る磁界平衡型の制
御装置１０であることが検証できた。
e]の狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかったが、
図７に示すように広範囲の外部磁界Ｈｅｘ[Oe]に渡って
リニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置１０を得
ることができた。また、ＤＣバイアスコイルを必要とし
ないで図１０ａに示すような非対称な特性を得ることが
でき、負帰還バイアスコイル３のみで薄膜ＭＩ素子１の
両端から検波回路７により変化した電圧Ｖを読み取り、
Ｉ1となる電流を発生させ、薄膜ＭＩ素子１に巻いた負
帰還バイアスコイル３に供給し、ト−タル磁界がゼロと
なるＨ1を発生させ、Ｉ1を常に平衡とさせているのでコ
ストを低減させ、工程の煩雑化を招くこともない。次
に、図９ｂに示される異なるＭＩ特性ａ、ｂをもつＭＩ
素子で制御装置１０を検証してみた。詳細な説明は前述
したので述べないが、実線で示すＭＩ特性c、点線で示
すＭＩ特性dともにあらかじめイニシャルオフセット回
路７にて電流を流し図１０ｂに示すようにΔＨ[Oe]だけ
シフトさせ非対称な特性としている。このように、異な
るＭＩ特性ｃ、ｄにおいても図７に示すように全く同様
な広範囲（物理的には無限大）の外部磁界Ｈｅｘ[Oe]に
渡ってリニアな出力電圧ＥOUT[V]を得る磁界平衡型の制
御装置１０であることが検証できた。
【００２０】次に本発明に係わる第三の実施形態を図に
て説明する。図１３は、本発明に係る軟磁性体薄膜の磁
気異方性の方向を交差するよう積層した交差型磁性体薄
膜ＭＩ素子２１の構成を示した図である。図１４ａは、
プラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したとき及びマイ
ナス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときの交差型磁
気異方性薄膜ＭＩ素子２１のＭＩ特性を示す図である。
図１４ｂは、あえてばらつきの異なる交差型磁気異方性
薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性ｅ、ｆとしている。図１４ｂ
は、説明を簡単にするためプラス側から外部磁界Ｈex
［Oe]を印加したときのＭＩ特性を示す図である。図１
５は、交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１の制御装置の
構造を模式的に示した図である。図１６は、交差型磁気
異方性薄膜ＭＩ素子２１の制御装置の電子回路をブロッ
クで模式化して示した図である。また、交差型磁気異方
性薄膜ＭＩ素子２１の制御装置の外部磁界Ｈex[Oe]−出
力電圧ＥOUT［Ｖ］を示した図は、第一の実施形態及び
第二の実施形態同様となったので図７で説明する。
て説明する。図１３は、本発明に係る軟磁性体薄膜の磁
気異方性の方向を交差するよう積層した交差型磁性体薄
膜ＭＩ素子２１の構成を示した図である。図１４ａは、
プラス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したとき及びマイ
ナス側から外部磁界Ｈex[Oe]を印加したときの交差型磁
気異方性薄膜ＭＩ素子２１のＭＩ特性を示す図である。
図１４ｂは、あえてばらつきの異なる交差型磁気異方性
薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性ｅ、ｆとしている。図１４ｂ
は、説明を簡単にするためプラス側から外部磁界Ｈex
［Oe]を印加したときのＭＩ特性を示す図である。図１
５は、交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１の制御装置の
構造を模式的に示した図である。図１６は、交差型磁気
異方性薄膜ＭＩ素子２１の制御装置の電子回路をブロッ
クで模式化して示した図である。また、交差型磁気異方
性薄膜ＭＩ素子２１の制御装置の外部磁界Ｈex[Oe]−出
力電圧ＥOUT［Ｖ］を示した図は、第一の実施形態及び
第二の実施形態同様となったので図７で説明する。
【００２１】図１３に示すように軟磁性体薄膜の磁気異
方性の方向を交差させる構造の薄膜ＭＩ素子２１は、特
に図示しないがAｌ2０3 セラミックウェハ、Ｓiウェー
ハ、ガラスウェーハ等の基板上に軟磁性体薄膜であるＣ
ｏＦｅＮｉ，ＮｉＦｅ等のめっき膜、あるいはＦeＣoＳ
ｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦeＳｉＢ、ＣｏＳｉＢ等のアモ
ルファススパッタ膜、ＮｉＦｅスパッタ膜などの軟磁性
体薄膜の磁気異方性の方向を交差させるように積層して
いる。
方性の方向を交差させる構造の薄膜ＭＩ素子２１は、特
に図示しないがAｌ2０3 セラミックウェハ、Ｓiウェー
ハ、ガラスウェーハ等の基板上に軟磁性体薄膜であるＣ
ｏＦｅＮｉ，ＮｉＦｅ等のめっき膜、あるいはＦeＣoＳ
ｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦeＳｉＢ、ＣｏＳｉＢ等のアモ
ルファススパッタ膜、ＮｉＦｅスパッタ膜などの軟磁性
体薄膜の磁気異方性の方向を交差させるように積層して
いる。
【００２２】時間的に変化する電流を印加し表皮効果を
得る交差型の薄膜ＭＩ素子２１では、図１４ａに示すよ
うにそのＭＩ特性が非対称となっているためＤＣバイア
スやイニシャルオフセット回路を使用する必要がないと
言う利点があるばかりでなくその検出感度が非常によ
い。図１５は、本発明に係る交差型磁気異方性薄膜ＭＩ
素子２１を用いた制御装置の構造を模式的に示した図で
あり詳細には交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１による
外部磁界を検出する原理図である。
得る交差型の薄膜ＭＩ素子２１では、図１４ａに示すよ
うにそのＭＩ特性が非対称となっているためＤＣバイア
スやイニシャルオフセット回路を使用する必要がないと
言う利点があるばかりでなくその検出感度が非常によ
い。図１５は、本発明に係る交差型磁気異方性薄膜ＭＩ
素子２１を用いた制御装置の構造を模式的に示した図で
あり詳細には交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子２１による
外部磁界を検出する原理図である。
【００２３】ＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦeＳｉ
Ｂ、ＣｏＳｉＢ等のアモルファススパッタ膜、ＮｉＦｅ
スパッタ膜等からなる軟磁性体からなるアモルファス薄
膜を利用した積層型の軟磁性体薄膜の磁化容易軸を利用
した交差型ＭＩ素子２１は、特に図示しないが、両端に
アルミのワイヤボンディング、Ａｕワイヤ等からなる電
極又は直接半田によりリ−ド線に接続し、数十［ＭＨ
ｚ］以上で好ましくは、１０〜４０［ＭＨｚ］の高周波
電流を両端に通電している。このときの外部磁界Ｈex[O
e]とインピ−ダンス変化率［％］の関係を図１１に示し
ている。図１４ａに示すように磁界の向きに対して非対
称的に電圧が変化する磁交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子
２１を利用する場合は、ＤＣバイアスやイニシャルオフ
セット回路にてＭＩ特性を非対称にしておく必要がな
い。
Ｂ、ＣｏＳｉＢ等のアモルファススパッタ膜、ＮｉＦｅ
スパッタ膜等からなる軟磁性体からなるアモルファス薄
膜を利用した積層型の軟磁性体薄膜の磁化容易軸を利用
した交差型ＭＩ素子２１は、特に図示しないが、両端に
アルミのワイヤボンディング、Ａｕワイヤ等からなる電
極又は直接半田によりリ−ド線に接続し、数十［ＭＨ
ｚ］以上で好ましくは、１０〜４０［ＭＨｚ］の高周波
電流を両端に通電している。このときの外部磁界Ｈex[O
e]とインピ−ダンス変化率［％］の関係を図１１に示し
ている。図１４ａに示すように磁界の向きに対して非対
称的に電圧が変化する磁交差型磁気異方性薄膜ＭＩ素子
２１を利用する場合は、ＤＣバイアスやイニシャルオフ
セット回路にてＭＩ特性を非対称にしておく必要がな
い。
【００２４】図１５に沿って説明すると発生する外部磁
界をＨｅｘ[Oe]とすると、Ｈｅｘ[Oe]によって交差型磁
気異方性薄膜ＭＩ素子２１の電圧が変化する。前記した
ＭＩ素子１の両端から検波回路２４により変化した電圧
Ｖを読み取り、Ｉ1となる電流を発生させ、交差型磁気
異方性薄膜ＭＩ素子２１に巻いた負帰還バイアスコイル
２３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ1を発生さ
せ、Ｉ1を常に平衡とさせる。このＨ1を出力検出用素子
２５（抵抗Ｒ1）を介して出力として測定する。外部磁
界ＨｅｘとＨ1のト−タル磁界がゼロとなることで交差
型のＭＩ素子２１の磁界に対する電圧変化が飽和する領
域の磁界でもリニアに検出できる。また、このときの電
子回路の一例をブロックで模式化して示したのが図１６
である。
界をＨｅｘ[Oe]とすると、Ｈｅｘ[Oe]によって交差型磁
気異方性薄膜ＭＩ素子２１の電圧が変化する。前記した
ＭＩ素子１の両端から検波回路２４により変化した電圧
Ｖを読み取り、Ｉ1となる電流を発生させ、交差型磁気
異方性薄膜ＭＩ素子２１に巻いた負帰還バイアスコイル
２３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ1を発生さ
せ、Ｉ1を常に平衡とさせる。このＨ1を出力検出用素子
２５（抵抗Ｒ1）を介して出力として測定する。外部磁
界ＨｅｘとＨ1のト−タル磁界がゼロとなることで交差
型のＭＩ素子２１の磁界に対する電圧変化が飽和する領
域の磁界でもリニアに検出できる。また、このときの電
子回路の一例をブロックで模式化して示したのが図１６
である。
【００２５】従って、図１４ａに示すような±数[Oe]の
狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかったが、図７
に示すように発生する広範囲の外部磁界Ｈｅｘに渡って
リニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置２０を得
ることができた。また、ＤＣバイアスコイル、イニシャ
ルオフセット回路を必要としないで図１４ａに示すよう
な非対称な特性を得ることができ、負帰還バイアスコイ
ル２３のみで交差型ＭＩ素子２１の両端から検波回路２
４により変化した電圧Ｖを読み取り、Ｉ1となる電流を
発生させ、ＭＩ素子２１に巻いた負帰還バイアスコイル
２３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ1を発生さ
せ、Ｉ1を常に平衡とさせているのでコストの低減を可
能とし、工程の煩雑化を招くこともない。次に、図１４
ｂに示されるそれぞれ異なるＭＩ特性ｅ、ｆをもつ交差
型磁気異方性薄膜ＭＩ素子でＭＩ素子の制御装置２０を
検証してみた。詳細な説明は前述したので述べないが、
実線で示すＭＩ特性ｅ、点線で示すＭＩ特性ｆとも非対
称な特性となっている。このようなＭＩ特性ｅ、ｆにお
いても図７に示すように全く同様な広範囲（物理的には
無限大）の外部磁界Ｈｅｘに渡ってリニアな出力電圧を
得る磁界平衡型の制御装置２０であることが検証でき
た。また、コイルは絶縁被覆されているものを使うか、
素子を絶縁被覆してコイルを巻いていることは自明の理
である。さらに、特に図示しないが、交差型磁気異方性
薄膜ＭＩ素子２１にイニシャルオフセット回路を用いて
特性を安定させることも本出願に含まれる。この場合、
イニシャルオフセットによって予め電流を流し最大感度
の位置までシフトさせておくのが好ましい。
狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかったが、図７
に示すように発生する広範囲の外部磁界Ｈｅｘに渡って
リニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置２０を得
ることができた。また、ＤＣバイアスコイル、イニシャ
ルオフセット回路を必要としないで図１４ａに示すよう
な非対称な特性を得ることができ、負帰還バイアスコイ
ル２３のみで交差型ＭＩ素子２１の両端から検波回路２
４により変化した電圧Ｖを読み取り、Ｉ1となる電流を
発生させ、ＭＩ素子２１に巻いた負帰還バイアスコイル
２３に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるＨ1を発生さ
せ、Ｉ1を常に平衡とさせているのでコストの低減を可
能とし、工程の煩雑化を招くこともない。次に、図１４
ｂに示されるそれぞれ異なるＭＩ特性ｅ、ｆをもつ交差
型磁気異方性薄膜ＭＩ素子でＭＩ素子の制御装置２０を
検証してみた。詳細な説明は前述したので述べないが、
実線で示すＭＩ特性ｅ、点線で示すＭＩ特性ｆとも非対
称な特性となっている。このようなＭＩ特性ｅ、ｆにお
いても図７に示すように全く同様な広範囲（物理的には
無限大）の外部磁界Ｈｅｘに渡ってリニアな出力電圧を
得る磁界平衡型の制御装置２０であることが検証でき
た。また、コイルは絶縁被覆されているものを使うか、
素子を絶縁被覆してコイルを巻いていることは自明の理
である。さらに、特に図示しないが、交差型磁気異方性
薄膜ＭＩ素子２１にイニシャルオフセット回路を用いて
特性を安定させることも本出願に含まれる。この場合、
イニシャルオフセットによって予め電流を流し最大感度
の位置までシフトさせておくのが好ましい。
【００２６】従って、以上のＭＩ素子とそのＭＩ特性に
ついて、検証してきたが本発明におけるＭＩ素子の制御
装置は常にト−タル磁界をゼロとなる磁界を発生させる
ことで、外部磁界Ｈｅｘに対する電圧変化が飽和する領
域の磁界でもリニアに検出できる。それによって超高感
度で且つ広範囲の検出磁界（物理的に無限大）に渡って
リニアリティをえることができる装置であり、またバイ
アス磁界を印加しなくても達成できる。更に、ＭＩ素子
のＭＩ特性のばらつきに左右されないで出力検出が可能
である。
ついて、検証してきたが本発明におけるＭＩ素子の制御
装置は常にト−タル磁界をゼロとなる磁界を発生させる
ことで、外部磁界Ｈｅｘに対する電圧変化が飽和する領
域の磁界でもリニアに検出できる。それによって超高感
度で且つ広範囲の検出磁界（物理的に無限大）に渡って
リニアリティをえることができる装置であり、またバイ
アス磁界を印加しなくても達成できる。更に、ＭＩ素子
のＭＩ特性のばらつきに左右されないで出力検出が可能
である。
【００２８】
【発明の効果】このように本発明では、どのようなＭＩ
特性をもったＭＩ素子でも制御装置によって常にト−タ
ル磁界がゼロとなる磁界を発生させており、常に平衡状
態を保つことで超高感度で且つ広範囲の検出磁界（物理
的に無限大）に渡ってリニアリティをえることができ
る。更に、バイアス磁界を印加しなくても同様な効果を
達成できるものである。
特性をもったＭＩ素子でも制御装置によって常にト−タ
ル磁界がゼロとなる磁界を発生させており、常に平衡状
態を保つことで超高感度で且つ広範囲の検出磁界（物理
的に無限大）に渡ってリニアリティをえることができ
る。更に、バイアス磁界を印加しなくても同様な効果を
達成できるものである。
【図１】本発明に係るＭＩ効果を用いた磁性体薄膜ＭＩ
素子の構成を示した図である。
素子の構成を示した図である。
【図２ａ】本発明に係わる磁性体薄膜ＭＩ素子にプラス
側から外部磁界印加したとき及びマイナス側から外部磁
界を印加したときのＭＩ特性を示す図である。
側から外部磁界印加したとき及びマイナス側から外部磁
界を印加したときのＭＩ特性を示す図である。
【図２ｂ】本発明に係わる夫々異なる特性をもつ磁性体
薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性を示す図である。
薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性を示す図である。
【図３】本発明に係わるバイアス磁界Ｈｂを印加したと
きの磁性体薄膜ＭＩ素子の構成図を示す。
きの磁性体薄膜ＭＩ素子の構成図を示す。
【図４ａ】本発明に係わる磁性体薄膜ＭＩ素子にバイア
ス磁界Ｈｂを印加したときの薄膜ＭＩ素子の特性図であ
る。
ス磁界Ｈｂを印加したときの薄膜ＭＩ素子の特性図であ
る。
【図４ｂ】本発明に係わる夫々異なるＭＩ特性をもつ磁
性体薄膜ＭＩ素子にバイアス磁界Ｈｂを印加したときの
薄膜ＭＩ素子の特性図である。
性体薄膜ＭＩ素子にバイアス磁界Ｈｂを印加したときの
薄膜ＭＩ素子の特性図である。
【図５】本発明に係わる第一の実施形態の軟磁性体薄膜
を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式化して
示した図である。
を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式化して
示した図である。
【図６】本発明に係わる第一の実施形態の軟磁性体薄膜
を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置の電子回路の
一例を示した図である。
を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置の電子回路の
一例を示した図である。
【図７】本発明のＭＩ素子の制御装置の外部磁界Ｈex[O
e]−出力電圧ＥOUT［Ｖ］の関係を示すグラフである。
e]−出力電圧ＥOUT［Ｖ］の関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係る第二の実施形態のＭＩ効果を用い
た磁性体薄膜ＭＩ素子の構成を示した図である。
た磁性体薄膜ＭＩ素子の構成を示した図である。
【図９ａ】本発明に係わる第二の実施形態の磁性体薄膜
ＭＩ素子にプラス側から外部磁界印加したとき及びマイ
ナス側から外部磁界を印加したときのＭＩ特性を示す図
である。
ＭＩ素子にプラス側から外部磁界印加したとき及びマイ
ナス側から外部磁界を印加したときのＭＩ特性を示す図
である。
【図９ｂ】本発明にに係わる第二の実施形態の夫々異な
る特性をもつ磁性体薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性を示す図で
ある。
る特性をもつ磁性体薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性を示す図で
ある。
【図１０ａ】本発明に係わる第二の実施形態の磁性体薄
膜ＭＩ素子にイニシャルオフセット回路にてバイアス磁
界ＨΔを印加したときの薄膜ＭＩ素子の特性図である。
膜ＭＩ素子にイニシャルオフセット回路にてバイアス磁
界ＨΔを印加したときの薄膜ＭＩ素子の特性図である。
【図１０ｂ】本発明に係わる第二の実施形態の夫々異な
るＭＩ特性をもつ磁性体薄膜ＭＩ素子にイニシャルオフ
セットにてバイアス磁界ＨΔを印加したときの薄膜ＭＩ
素子の特性図である。
るＭＩ特性をもつ磁性体薄膜ＭＩ素子にイニシャルオフ
セットにてバイアス磁界ＨΔを印加したときの薄膜ＭＩ
素子の特性図である。
【図１１】本発明に係わる第二の実施形態の軟磁性体薄
膜を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式化し
て示した図である。
膜を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置を模式化し
て示した図である。
【図１２】本発明に係わる第二の実施形態の軟磁性体薄
膜を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置の電子回路
の一例を示した図である。
膜を利用した磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置の電子回路
の一例を示した図である。
【図１３】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体薄
膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差型
磁性体薄膜ＭＩ素子の構成を示す図である。
膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差型
磁性体薄膜ＭＩ素子の構成を示す図である。
【図１４ａ】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体
薄膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差
型磁性体薄膜ＭＩ素子にプラス側から外部磁界を印加し
たとき及びマイナス側から外部磁界を印加したときのＭ
Ｉ特性を示す図である。
薄膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差
型磁性体薄膜ＭＩ素子にプラス側から外部磁界を印加し
たとき及びマイナス側から外部磁界を印加したときのＭ
Ｉ特性を示す図である。
【図１４ｂ】本発明に係わる第三の実施形態の夫々異な
るＭＩ特性を持つ交差型磁性体薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性
を示す図である。
るＭＩ特性を持つ交差型磁性体薄膜ＭＩ素子のＭＩ特性
を示す図である。
【図１５】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体薄
膜の磁気異方性を交差して積層した交差型磁性体薄膜Ｍ
Ｉ素子の制御装置を模式化して示した図である。
膜の磁気異方性を交差して積層した交差型磁性体薄膜Ｍ
Ｉ素子の制御装置を模式化して示した図である。
【図１６】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体薄
膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差型
磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置の電子回路の一例を示し
た図である
膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差型
磁性体薄膜ＭＩ素子の制御装置の電子回路の一例を示し
た図である
【図１７】従来のＭＩ素子の制御装置の電子回路をブロ
ックで示した図である。
ックで示した図である。
【図１８】従来のＭＩ素子の制御装置による外部磁界Ｈ
ex−出力（電圧）ＥOUT特性を示す図である。
ex−出力（電圧）ＥOUT特性を示す図である。
１、２１、３１…ＭＩ素子 ２、３２…ＤＣバイアスコイル ３、２３、３３…負帰還バイアスコイル ４、２４、３４…検波回路 ５、２５…出力検出用素子（抵抗Ｒ1） ６、２６、３６…出力 ７、…イニシャルオフセット回路 ３５…増幅器 ３７…負帰還抵抗 １０、２０、３０…ＭＩ素子の制御装置 Ｈb…バイアス磁界 Ｈex…外部磁界 Ｉ1…負帰還電流（平衡電流） Ｈ1…外部磁界とのト−タル磁界がゼロとなる平衡磁界
（負帰還磁界）
（負帰還磁界）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月１４日（２００１．３．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１では、磁気イン
ピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置において、該Ｍ
Ｉ素子に磁束キャンセル用の負帰還バイアスコイルとＤ
Ｃバイアスコイルを巻線し、該ＭＩ素子の両端から検波
回路を介して、該該負帰還バイアスコイルに接続し、そ
の終端を出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用
素子の両端で出力を検出することを特徴とするＭＩ素子
の制御装置であり請求項２では、磁気インピ−ダンス素
子（ＭＩ素子）の制御装置において、該ＭＩ素子の両端
から検波回路、イニシャルオフセット回路を介し、該Ｍ
Ｉ素子に巻かれた負帰還バイアスコイルに接続し、該負
帰還バイアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接
続し、該出力検出用素子の両端で出力を検出することを
特徴とするＭＩ素子の制御装置である。請求項３では、
磁気インピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置におい
て、該ＭＩ素子の両端から検波回路を介し、該ＭＩ素子
に巻線した負帰還バイアスコイルに接続し、該負帰還バ
イアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接続し、
出力検出用素子の両端で出力を検出することを特徴とす
るＭＩ素子の制御装置を提供することで上記課題を解決
している。
ピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置において、該Ｍ
Ｉ素子に磁束キャンセル用の負帰還バイアスコイルとＤ
Ｃバイアスコイルを巻線し、該ＭＩ素子の両端から検波
回路を介して、該該負帰還バイアスコイルに接続し、そ
の終端を出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用
素子の両端で出力を検出することを特徴とするＭＩ素子
の制御装置であり請求項２では、磁気インピ−ダンス素
子（ＭＩ素子）の制御装置において、該ＭＩ素子の両端
から検波回路、イニシャルオフセット回路を介し、該Ｍ
Ｉ素子に巻かれた負帰還バイアスコイルに接続し、該負
帰還バイアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接
続し、該出力検出用素子の両端で出力を検出することを
特徴とするＭＩ素子の制御装置である。請求項３では、
磁気インピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制御装置におい
て、該ＭＩ素子の両端から検波回路を介し、該ＭＩ素子
に巻線した負帰還バイアスコイルに接続し、該負帰還バ
イアスコイルの終端を出力検出用素子の一端に接続し、
出力検出用素子の両端で出力を検出することを特徴とす
るＭＩ素子の制御装置を提供することで上記課題を解決
している。
【００１２】また、請求項４では、前記ＭＩ素子は、外
部磁界によって変化するＭＩ素子両端の電圧を前記検波
回路で読み取り電流を発生させ前記負帰還バイアスコイ
ルに供給し、ト−タル磁界がゼロとなる磁界を発生させ
該電流を平衡させることを特徴とする請求項１〜３記載
のＭＩ素子の制御装置を提供することで課題を解決して
いる。請求項５では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ特性が対称
であることを特徴とする請求項１、２記載のＭＩ素子の
制御装置であり、請求項６では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ
特性が非対称であることを特徴とする請求項３記載のＭ
Ｉ素子の制御装置を提供することで課題を解決するもの
としている。
部磁界によって変化するＭＩ素子両端の電圧を前記検波
回路で読み取り電流を発生させ前記負帰還バイアスコイ
ルに供給し、ト−タル磁界がゼロとなる磁界を発生させ
該電流を平衡させることを特徴とする請求項１〜３記載
のＭＩ素子の制御装置を提供することで課題を解決して
いる。請求項５では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ特性が対称
であることを特徴とする請求項１、２記載のＭＩ素子の
制御装置であり、請求項６では、前記ＭＩ素子は、ＭＩ
特性が非対称であることを特徴とする請求項３記載のＭ
Ｉ素子の制御装置を提供することで課題を解決するもの
としている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 初見 正明 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社横浜技術センタ− 内 (72)発明者 船岡 千洋 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者 塚田 桂 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者 佐野 寛幸 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者 横山 博夫 東京都目黒区中目黒２丁目９番地13号 ス タンレー電気株式会社内 (72)発明者 入戸野 公浩 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AC09 AD51 BA02 BA03 BA11
Claims (6)
- 【請求項１】磁気インピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制
御装置において、該ＭＩ素子に磁束キャンセル用のＤＣ
バイアスコイルと負帰還バイアスコイルを巻線し、該Ｍ
Ｉ素子の両端から検波回路を介して、該該負帰還バイア
スコイルに接続し、該負帰還バイアスコイルの終端を出
力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用素子の両端
で出力を検出することを特徴とするＭＩ素子の制御装
置。 - 【請求項２】磁気インピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制
御装置において、該ＭＩ素子の両端から検波回路、イニ
シャルオフセット回路を介し、該ＭＩ素子に巻かれた負
帰還バイアスコイルに接続し、該負帰還バイアスコイル
の終端を出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用
素子の両端で出力を検出することを特徴とするＭＩ素子
の制御装置。 - 【請求項３】磁気インピ−ダンス素子（ＭＩ素子）の制
御装置において、該ＭＩ素子の両端から検波回路を介
し、該ＭＩ素子に巻線した負帰還バイアスコイルに接続
し、該負帰還バイアスコイルの終端を出力検出用素子の
一端に接続し、出力検出用素子の両端で出力を検出する
ことを特徴とするＭＩ素子の制御装置。 - 【請求項４】前記ＭＩ素子は、外部磁界によって変化す
るＭＩ素子両端の電圧を前記検波回路で読み取り電流を
発生させ前記負帰還バイアスコイルに供給し、ト−タル
磁界がゼロとなる磁界を発生させ該電流を平衡させるこ
とを特徴とする請求項１〜３記載のＭＩ素子の制御装
置。 - 【請求項５】前記ＭＩ素子は、ＭＩ特性が対称であるこ
とを特徴とする請求項１、２記載のＭＩ素子の制御装
置。 - 【請求項６】前記ＭＩ素子は、ＭＩ特性が非対称である
ことを特徴とする請求項３記載のＭＩ素子の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069808A JP3494947B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | Ｍｉ素子の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069808A JP3494947B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | Ｍｉ素子の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001264400A true JP2001264400A (ja) | 2001-09-26 |
| JP3494947B2 JP3494947B2 (ja) | 2004-02-09 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000069808A Expired - Fee Related JP3494947B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | Ｍｉ素子の制御装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3494947B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014092394A (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-19 | Yazaki Corp | 磁気検出装置 |
| US9739849B2 (en) | 2014-01-31 | 2017-08-22 | Aichi Steel Corporation | Magnetic field detecting device |
-
2000
- 2000-03-14 JP JP2000069808A patent/JP3494947B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| US9739849B2 (en) | 2014-01-31 | 2017-08-22 | Aichi Steel Corporation | Magnetic field detecting device |
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| JP3494947B2 (ja) | 2004-02-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |