JP2013113757A - 電流センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁気抵抗素子11を備えた電流センサ10であって、測定対象となる負荷Aへの電流Iを、磁気抵抗素子に流すセンス電流Ibと、磁界発生用配線部wcへの電流Iaと、に分岐させ、磁気抵抗素子11の磁界発生用配線部wcへの電流に応じた出力変化と、センス電流Ibに応じた出力変化とに基づいて負荷Aへの電流を測定する。
【選択図】図5
Description
[検知用素子部]
図1及び図2に検知用素子部(以下、磁気抵抗素子、検知素子、電流検知素子ともいう)の構成例を示す。図1に示す検知用素子部11は、キャップ層6、フリー層5、トンネル障壁層4、磁化固定(AFM)層3、シード層2、基板1からなるTMR層構成による検知用素子部11の一例である。
本実施形態に係る電流センサは、磁気抵抗素子(磁気抵抗素子11)を備えた電流センサ(電流センサ10)であって、測定対象(負荷A)への電流(電流I)を、磁気抵抗素子に流すセンス電流(電流Ib)と、磁界発生用配線部(電気配線wc)への電流(電流Ia)と、に分岐させ、磁気抵抗素子の磁界発生用配線部への電流に応じた出力変化と、センス電流に応じた出力変化とに基づいて測定対象への電流を測定するものである。すなわち、測定する電流をセンス電流と磁界印加用配線に流れる電流とに分岐させて、測定分担なしに磁界変化と抵抗変化の異なる現象による合算出力によって測定する磁気抵抗素子を有するものである。なお、電流センサの電気配線に流される電流は直流(DC)に限らず、交流(AC)であっても測定可能である。
き、電気配線(wc)の近傍に磁気抵抗素子11を配置すると、マイナーループを描く磁気ヒステリシスをもつことから、その磁界の影響を受けてフリー層5が磁化し、結果として所定の抵抗値を示す。
I = Ia + Ib ・・・(1)
以下、電流センサのその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。
本実施形態の電流センサの基本構成は、第1の実施形態と同じであるが、図8は磁気抵抗素子11を半導体LSI工程の中に取り込み作製した断面模式図であって、磁気抵抗素子11は、基板1上に所定の薄膜(シード層2、磁化固定層3、ピンド層8、トンネル障壁層4、フリー層5、キャップ層6)が積層されてなり、電気配線wrが薄膜の積層方向(図中上下方向)に沿ってループ状に配置されるものである。
本実施形態の電流センサの基本構成は、第1の実施形態と同じであるが、図9は磁気抵抗素子11を半導体LSI工程の中に取り込み作製した事例の上面模式図であって、電気配線wr1、wr2は、磁気抵抗素子11を挟むように配置した2つのループからなるヘルムホルツコイル構造を有しているものである。
図10は、電流センサの第5の実施形態における構成を示す概略図である。第5の実施形態の電流センサ30は、上記第2の実施形態で説明した構成に加えて、分流させた電気配線weを備え、負荷Aへの電流を、電気配線wbおよび磁界発生用配線部wcへの電流と分流させたものである。
2 シード層
3 磁化固定層(AFM層)
4 トンネル障壁層
5 フリー層
6 キャップ層
7 非磁性金属層
8 ピンド層
10,20,30 電流センサ
11 磁気抵抗素子
12 検知手段
13 出力信号処理部
A 測定対象(負荷)
wa 電気配線
wb 電気配線(磁気抵抗素子側)
wc 電気配線(磁界発生用配線部)
wd 電気配線(ループ状磁界発生用配線部)
we 電気配線(分流させた配線部)
Claims (7)
- 磁気抵抗素子を備えた電流センサであって、
測定対象への電流を、前記磁気抵抗素子に流すセンス電流と、磁界発生用配線部への電流と、に分岐させ、
前記磁気抵抗素子の前記磁界発生用配線部への電流に応じた出力変化と、前記センス電流に応じた出力変化とに基づいて前記測定対象への電流を測定することを特徴とする電流センサ。 - 前記磁気抵抗素子は、トンネル磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
- 前記磁気抵抗素子として、該磁気抵抗素子を並列、および/または直列に接続した磁気抵抗素子群を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の電流センサ。
- 前記磁気抵抗素子は、電気配線で形成される平面ループ内に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の電流センサ。
- 前記磁気抵抗素子は、基板上に所定の薄膜が積層されてなり、電気配線が前記薄膜の積層方向に沿ってループ状に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の電流センサ。
- 前記磁気抵抗素子を挟むように配置した2つのループからなるヘルムホルツコイル構造を有した電気配線を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電流センサ。
- 前記測定対象の電流を、前記センス電流および前記磁界発生用配線部への電流と分流させることを特徴とする請求項1または2に記載の電流センサ。
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