JP2006153697A - 電流センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電流センサ1Aは、第1の階層L1においてX軸方向へ延在し、これと直交するY軸方向に互いに隣在し合うように配設されると共に互いに並列接続された素子パターン21A,21Bを含んで構成された第1の磁気抵抗効果素子21と、各素子パターン21A,21Bとそれぞれ対応してX軸方向へ延在する巻線体部分31A,31Bを含んで第1の階層L1と異なる第2の階層L2において巻回するように構成され、かつ、検出対象電流Imが供給されることにより各素子パターン21A,21Bに対して電流磁界Hm1をそれぞれ付与するように構成された薄膜コイル31とを備えている。第1の磁気抵抗効果素子21としての抵抗変化量の絶対値が増大し、コンパクトな構成でありながら、薄膜コイル31を流れる検出対象電流Imを高精度に測定することができる。
【選択図】図1
Description
(A)第1の階層において第1の方向へ延在し、この第1の方向と直交する第2の方向に互いに隣在し合うように配設された帯状の複数の素子パターンを含む第1の磁気抵抗効果素子
(B)第1の磁気抵抗効果素子の各素子パターンとそれぞれ対応して第1の方向へ延在する複数の巻線体部分を含んで第1の階層と異なる第2の階層において巻回するように構成され、かつ、検出対象電流が供給されることにより第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンに対して第1の電流磁界をそれぞれ付与するように構成された第1の薄膜コイル
ここで、帯状とは、第2の方向よりも第1の方向のほうが大きな寸法を有する形状を意味する。
最初に、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施の形態としての電流センサの構成について説明する。図1は、本実施の形態の電流センサ1の斜視構成を表す概略図である。図2は、図1の電流センサ1に示したII−II切断線における矢視方向(−X方向)の断面構成を表したものである。この電流センサ1は、例えば、通信機器に搭載され、制御信号としての電流を正確に測定するために用いられるものである。なお、後述する第2の実施の形態等における電流センサとの区別を行うため、本実施の形態では電流センサ1Aと呼ぶ。
続いて、図9および図10を参照して、本発明の第2の実施の形態としての電流センサ1Bについて説明する。
第1の電流磁界と第2の電流磁界との合成磁界を各素子パターンに付与することとなり、第1の磁気抵抗効果素子21における抵抗変化量の絶対値をさらに増大することができ、検出対象電流Imをより高精度に測定することができる。
続いて、図12から図15を参照して、本発明の第3の実施の形態としての電流センサ1Cについて説明する。図12は、電流センサ1Cの斜視構成を表す概略図である。図13は、図12の電流センサ1Cに示したXIII−XIII切断線における矢視方向(−X方向)の断面構成を表したものである。
V1=I0・R1
であり、第4の接続点P4(電極膜47)における電位V2は、
V2=I0・R2
となる。よって、第3の接続点P3と第4の接続点P4との間の電位差は、
V0=V1−V2
=I0・R1−I0・R2
=I0・(R1−R2) …(1)
となる。
V0=V1−V2
=I0・(R1−R2)
=I0・{(R1+ΔR1)−(R2+ΔR2)} …(2)
となる。
R1=R2=R
かつ
ΔR1=−ΔR2=ΔR
であると仮定した場合、式(2)は、
V0=I0・(R1+ΔR1−R2−ΔR2)
=I0・(R+ΔR−R+ΔR)
=I0・(2ΔR) …(3)
となる。したがって、予め外部磁界と抵抗変化量との関係を把握した第1および第2の磁気抵抗効果素子21,22を用いるようにすれば、電流磁界Hm1,Hm3の大きさを求めることができ、その大きさの電流磁界Hm1,Hm3を発生する検出対象電流Imの大きさを推定することができる。この場合、2つの第1および第2の磁気抵抗効果素子21,22を用いてセンシングを行っているので、第1の磁気抵抗効果素子21または第2の磁気抵抗効果素子22を単独で用いてセンシングを行う場合と比べて2倍の抵抗変化量を取り出すことができ、測定値の高精度化に有利となる。
続いて、図16および図17を参照して、本発明の第4の実施の形態としての電流センサ1Dについて説明する。
Claims (17)
- 第1の階層において第1の方向へ延在し、この第1の方向と直交する第2の方向に互いに隣在し合うように配設された帯状の複数の素子パターンを含む第1の磁気抵抗効果素子と、
前記第1の磁気抵抗効果素子の各素子パターンとそれぞれ対応して前記第1の方向へ延在する複数の巻線体部分を含んで前記第1の階層と異なる第2の階層において巻回するように構成され、かつ、検出対象電流が供給されることにより前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンに対して第1の電流磁界をそれぞれ付与するように構成された第1の薄膜コイルと
を備えたことを特徴とする電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、互いに並列接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、互いに直列接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 - 前記第1の階層を基準として前記第2の階層と反対側に位置する第3の階層において、前記第1の磁気抵抗効果素子の各素子パターンとそれぞれ対応して前記第1の方向へ延在する複数の巻線体部分を含んで巻回するように構成され、かつ、前記検出対象電流が供給されることにより前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンに対して前記第1の電流磁界と同じ向きの第2の電流磁界をそれぞれ付与するように構成された第2の薄膜コイルをさらに備えた
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、いずれも、前記第1の方向に磁化された磁化固着膜を有している
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、いずれも、前記第1の方向に沿った長手寸法が、前記第2の方向に沿った幅寸法の10倍以上200倍以下となるように構成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記第2の方向に沿った幅寸法は、0.5μm以上2.0μm以下である
ことを特徴とする請求項6に記載の電流センサ。 - 前記第1の方向へ延在し、前記第2の方向に互いに隣在し合うように配設された帯状の複数の素子パターンを含み、かつ、前記第1の磁気抵抗効果素子と直列接続されるように前記第1の階層における前記第1の磁気抵抗効果素子が形成された領域以外の領域に形成された第2の磁気抵抗効果素子と、
前記第2の磁気抵抗効果素子の各素子パターンとそれぞれ対応して前記第1の方向へ延在する複数の巻線体部分を含むように、前記第2の階層における前記第1の薄膜コイルが形成された領域以外の領域において巻回するように構成され、かつ、前記検出対象電流が供給されることにより前記第2の磁気抵抗効果素子における各素子パターンに対して第3の電流磁界をそれぞれ付与するように構成された第3の薄膜コイルとをさらに備えた
ことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 - 前記第2の磁気抵抗効果素子の各素子パターンは、前記第3の電流磁界をそれぞれ付与されることにより、前記第1の電流磁界によって生ずる前記第1の磁気抵抗効果素子の各素子パターンの抵抗値の変化とは逆方向に抵抗値が変化するように構成されている
ことを特徴とする請求項8に記載の電流センサ。 - 前記第1の階層を基準として前記第2の階層と反対側に位置する第3の階層において、前記第1の磁気抵抗効果素子の各素子パターンとそれぞれ対応して前記第1の方向へ延在する複数の巻線体部分を含んで巻回するように構成され、かつ、前記検出対象電流が供給されることにより前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンに対して前記第1の電流磁界と同じ向きの第2の電流磁界をそれぞれ付与するように構成された第2の薄膜コイルと、
前記第3の階層における前記第2の薄膜コイルが形成された領域以外の領域において、前記第2の磁気抵抗効果素子における各素子パターンとそれぞれ対応して前記第1の方向へ延在する複数の巻線体部分を含んで巻回するように構成され、かつ、前記検出対象電流が供給されることにより前記第2の磁気抵抗効果素子における各素子パターンに対して前記第3の電流磁界と同じ向きの第4の電流磁界をそれぞれ付与するように構成された第4の薄膜コイルとをさらに備えた
ことを特徴とする請求項8に記載の電流センサ。 - 前記第2の磁気抵抗効果素子の各素子パターンは、前記第3電流磁界および第4の電流磁界をそれぞれ付与されることにより、前記第1の電流磁界および第2の電流磁界によって生ずる前記第1の磁気抵抗効果素子における各素子パターンの抵抗値の変化とは逆方向に抵抗値が変化するように構成されている
ことを特徴とする請求項10に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、それぞれ互いに並列接続されている
ことを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、それぞれ互いに直列接続されている
ことを特徴とする請求項8から請求項12のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子は、同一基体上に形成されたものである
ことを特徴とする請求項8から請求項13のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、いずれも前記第1の方向に磁化された磁化固着膜を有している
ことを特徴とする請求項8から請求項14のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子および第2の磁気抵抗効果素子における各素子パターンは、いずれも、前記第1の方向に沿った長手寸法が、前記第2の方向に沿った幅寸法の10倍以上200倍以下となるように構成されている
ことを特徴とする請求項8から請求項15のいずれか1項に記載の電流センサ。 - 前記幅寸法は、0.5μm以上2.0μm以下である
ことを特徴とする請求項16に記載の電流センサ。
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