JP2017181403A - Magnetic sensor - Google Patents

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徳▲くん▼ 高
De Kung Gao
徳▲くん▼ 高
田中 健
Takeshi Tanaka
健 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic sensor for detecting an external magnetic field.SOLUTION: A magnetic sensor comprises: a first magnetic resistance element; and a magnetic field generation device which generates a bias magnetic field and applies the bias magnetic field to the first magnetic resistance element, thereby changing the state of the first magnetic resistance element from a first state having predetermined magnetic sensitivity to a second state having magnetic sensitivity different from the first state. The magnetic sensitivity of the first magnetic resistance element in the first state may be larger than the magnetic sensitivity of the first magnetic resistance element in the second state.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁気センサに関する。   The present invention relates to a magnetic sensor.

従来、外部磁場を検出する磁気センサにおいて、外部磁場に応じて互いに逆方向に変化する2つの磁気抵抗素子を用いてばらつきを低減することが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開2006−105693号公報
Conventionally, in a magnetic sensor that detects an external magnetic field, it is known to reduce variations by using two magnetoresistive elements that change in opposite directions according to the external magnetic field (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-105693

しかしながら、従来の磁気センサは、2つの磁気抵抗素子の抵抗値のミスマッチによるオフセットを除去することができない。   However, the conventional magnetic sensor cannot remove the offset due to the mismatch of the resistance values of the two magnetoresistive elements.

本発明の第1の態様においては、第1磁気抵抗素子と、バイアス磁場を発生し、バイアス磁場を第1磁気抵抗素子に印加することにより、第1磁気抵抗素子の状態を、予め定められた磁気感度を有する第1状態から、第1状態と磁気感度の異なる第2状態に変更する磁場発生装置とを備える磁気センサを提供する。   In the first aspect of the present invention, the state of the first magnetoresistive element is predetermined by generating a bias magnetic field with the first magnetoresistive element and applying the bias magnetic field to the first magnetoresistive element. Provided is a magnetic sensor including a magnetic field generator that changes from a first state having magnetic sensitivity to a second state having a magnetic sensitivity different from that of the first state.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

実施例1に係る磁気センサ100の第1状態を示す。The 1st state of the magnetic sensor 100 which concerns on Example 1 is shown. 実施例1に係る磁気センサ100の第2状態を示す。2 shows a second state of the magnetic sensor 100 according to the first embodiment. 実施例1に係る磁気センサ100の断面図の一例を示す。An example of sectional drawing of magnetic sensor 100 concerning Example 1 is shown. 磁気抵抗素子10の磁気抵抗特性の一例を示す。An example of the magnetoresistive characteristic of the magnetoresistive element 10 is shown. 実施例2に係る磁気センサ100の構成の一例を示す。An example of a configuration of the magnetic sensor 100 according to the second embodiment is shown. 実施例2に係る磁気センサ100の断面図の一例を示す。An example of sectional drawing of the magnetic sensor 100 which concerns on Example 2 is shown. 実施例3に係る磁気センサ100の構成の一例を示す。An example of the structure of the magnetic sensor 100 which concerns on Example 3 is shown. 実施例4に係る磁気センサ100の平面図の一例を示す。An example of the top view of the magnetic sensor 100 which concerns on Example 4 is shown. 実施例4に係る磁気センサ100の断面図の一例を示す。An example of sectional drawing of magnetic sensor 100 concerning Example 4 is shown. 実施例4に係る磁気センサ100の磁気シミュレーション結果を示す。The magnetic simulation result of the magnetic sensor 100 which concerns on Example 4 is shown. 実施例5に係る磁気センサ100の構成の一例を示す。10 shows an exemplary configuration of a magnetic sensor 100 according to a fifth embodiment. 制御システム300の構成の概要を示す。An outline of the configuration of the control system 300 is shown.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

[実施例1]
図1は、実施例1に係る磁気センサ100の第1状態を示す。図2は、実施例1に係る磁気センサ100の第2状態を示す。
[Example 1]
FIG. 1 shows a first state of the magnetic sensor 100 according to the first embodiment. FIG. 2 shows a second state of the magnetic sensor 100 according to the first embodiment.

本例の磁気センサ100は、磁気抵抗素子10および磁場発生装置20を備える。磁気抵抗素子10は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12を有する。   The magnetic sensor 100 of this example includes a magnetoresistive element 10 and a magnetic field generator 20. The magnetoresistive element 10 includes a first magnetoresistive element 11 and a second magnetoresistive element 12.

本明細書において、第1方向〜第3方向の直交する3方向をX、Y、Z軸で示す。図1は、磁気センサ100のXY平面の平面視(Z軸方向から見た平面視)を示す。即ち、図1は、基板等の一方の面に磁気センサ100が形成された場合の上面図の一例を示す。   In this specification, three directions perpendicular to the first direction to the third direction are indicated by X, Y, and Z axes. FIG. 1 shows a plan view of the magnetic sensor 100 in the XY plane (plan view seen from the Z-axis direction). That is, FIG. 1 shows an example of a top view when the magnetic sensor 100 is formed on one surface of a substrate or the like.

第1磁気抵抗素子11は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第1磁気抵抗素子11は、Y軸方向に延伸して形成される。本例の第1磁気抵抗素子11は、平面視で、中心軸c1に対称な形状を有する。第1磁気抵抗素子11は、XY平面上に形成される。また、第1磁気抵抗素子11は、X軸方向に感磁軸を有する。   The resistance of the first magnetoresistive element 11 changes according to the input magnetic field. The first magnetoresistive element 11 is formed by extending in the Y-axis direction. The first magnetoresistive element 11 of this example has a shape symmetric with respect to the central axis c1 in plan view. The first magnetoresistive element 11 is formed on the XY plane. The first magnetoresistive element 11 has a magnetosensitive axis in the X-axis direction.

第2磁気抵抗素子12は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第2磁気抵抗素子12は、Y軸方向に延伸して形成される。本例の第2磁気抵抗素子12は、平面視で、中心軸c2に対称な形状を有する。第2磁気抵抗素子12は、XY平面上に形成される。また、第2磁気抵抗素子12は、X軸方向に感磁軸を有する。即ち、第2磁気抵抗素子12は、第1磁気抵抗素子11の感磁軸と平行な感磁軸を有する。   The resistance of the second magnetoresistive element 12 changes according to the input magnetic field. The second magnetoresistive element 12 is formed by extending in the Y-axis direction. The second magnetoresistive element 12 of this example has a shape symmetric with respect to the central axis c2 in plan view. The second magnetoresistive element 12 is formed on the XY plane. The second magnetoresistive element 12 has a magnetosensitive axis in the X-axis direction. That is, the second magnetoresistive element 12 has a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element 11.

また、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12は、対称軸sに対して対称に形成される。第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12は、それぞれの中心軸c1,c2の間に間隔d1を置いて配置される。中心軸c1、c2の間隔d1は、少なくとも0より大きい値に設定される。   The first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 are formed symmetrically with respect to the symmetry axis s. The 1st magnetoresistive element 11 and the 2nd magnetoresistive element 12 are arrange | positioned at intervals d1 between each center axis | shaft c1, c2. The distance d1 between the central axes c1 and c2 is set to a value at least larger than zero.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12は、平板状であることが好ましい。本例の第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の形状は矩形である。但し、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の形状は、矩形に限らず、どのような形状であってもよく、例えば、四角形、正方形、平行四辺形、台形、三角形、円形、楕円形のいずれであってもよい。   It is preferable that the 1st magnetoresistive element 11 and the 2nd magnetoresistive element 12 are flat form. The shapes of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in this example are rectangular. However, the shape of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 is not limited to a rectangle, and may be any shape, for example, a square, a square, a parallelogram, a trapezoid, a triangle, a circle, It may be oval.

磁気抵抗素子10は、1軸方向の磁場を感知して抵抗値が変化する。磁気抵抗素子10は、一例において、予め定められた一方向の磁気を検出する巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magneto−Resistance)素子である。また、磁気抵抗素子10は、GMR素子に限らず、1軸方向の磁場にのみ感知して抵抗値を変化させる素子であればよい。即ち、磁気抵抗素子10は、トンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magneto−Resistance)素子又は異方性磁気抵抗(AMR:Anisotropic−Magneto−Resistive)素子であってもよい。   The magnetoresistive element 10 changes its resistance value by sensing a uniaxial magnetic field. In one example, the magnetoresistive element 10 is a giant magnetoresistive (GMR) element that detects magnetism in one predetermined direction. The magnetoresistive element 10 is not limited to a GMR element, but may be any element that changes the resistance value by sensing only a magnetic field in one axis direction. That is, the magnetoresistive element 10 may be a tunnel magnetoresistive (TMR) element or an anisotropic magnetoresistive (AMR: Anisotropy-Magneto-Resistive) element.

第1磁気抵抗素子11は、複数の磁気抵抗素子を有してよい。即ち、第1磁気抵抗素子11は、1つの磁気抵抗素子で構成される場合に限らず、2つ以上の磁気抵抗素子をメタル配線で接続して形成されてよい。例えば、第1磁気抵抗素子11は、Y軸方向に一列に並べられた複数の磁気抵抗素子からなる。また、第1磁気抵抗素子11は、複数の列を成すように、Y軸方向に並べられた複数の磁気抵抗素子で構成されてよい。但し、第1磁気抵抗素子11が有する複数の磁気抵抗素子は、感磁軸が一致していることが好ましい。第2磁気抵抗素子12も第1磁気抵抗素子11と同様に、複数の磁気抵抗素子を有してよい。   The first magnetoresistive element 11 may have a plurality of magnetoresistive elements. That is, the first magnetoresistive element 11 is not limited to being configured with one magnetoresistive element, and may be formed by connecting two or more magnetoresistive elements with metal wiring. For example, the first magnetoresistive element 11 is composed of a plurality of magnetoresistive elements arranged in a line in the Y-axis direction. The first magnetoresistive element 11 may be composed of a plurality of magnetoresistive elements arranged in the Y-axis direction so as to form a plurality of columns. However, it is preferable that the magnetosensitive axes of the plurality of magnetoresistive elements included in the first magnetoresistive element 11 coincide. Similarly to the first magnetoresistive element 11, the second magnetoresistive element 12 may include a plurality of magnetoresistive elements.

磁場発生装置20は、バイアス磁場Bを発生する。磁場発生装置20は、発生させたバイアス磁場Bを第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に印加する。磁場発生装置20は、バイアス磁場Bを発生させ、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の磁気感度を変調する。磁気感度を変調するとは、バイアス磁場Bを磁気抵抗素子10に印加することにより、磁気抵抗素子10の状態を第1状態から第2状態に設定することを指す。 Magnetic field generator 20 generates a bias magnetic field B V. The magnetic field generator 20 applies the generated bias magnetic field BV to the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. Magnetic field generator 20 generates a bias magnetic field B V, modulates the magnetic sensitivity of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12. Modulating the magnetic sensitivity refers to setting the state of the magnetoresistive element 10 from the first state to the second state by applying the bias magnetic field BV to the magnetoresistive element 10.

第1状態および第2状態とは、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の磁気感度のそれぞれ異なる状態を示す。   The first state and the second state indicate states in which the magnetic sensitivities of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 are different from each other.

第1状態とは、磁場発生装置20がバイアス磁場Bを発生させていない場合の磁気抵抗素子10の磁気感度の状態を指す。本明細書において、第1状態を無バイアス状態と称する。 The first state refers to the state of the magnetic sensitivity of the magnetic resistance element 10 when the magnetic field generator 20 is not generating a bias magnetic field B V. In this specification, the first state is referred to as a no-bias state.

第2状態とは、磁場発生装置20がバイアス磁場Bを発生させている場合の磁気抵抗素子10の磁気感度の状態を指す。本明細書において、第2状態をバイアス磁場と称する。但し、第1状態および第2状態は、第1状態と第2状態における磁気抵抗素子10の磁気感度の大きさが異なっていれば、いずれもバイアス状態であってよい。 The second condition refers to a condition of the magnetic sensitivity of the magnetic resistance element 10 when the magnetic field generator 20 is generating a bias magnetic field B V. In this specification, the second state is referred to as a bias magnetic field. However, the first state and the second state may be in the bias state as long as the magnitude of the magnetic sensitivity of the magnetoresistive element 10 in the first state and the second state is different.

また、磁場発生装置20は、磁気抵抗素子10の近傍に配置される。磁気抵抗素子10の近傍とは、一例において、磁場発生装置20の発生したバイアス磁場Bが磁気抵抗素子10に印加できる程度の距離を指す。磁場発生装置20は、磁気抵抗素子10の感磁軸と平行に延伸して形成されている。本例の磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に重なり、横切るように配置される。これにより、磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に対してバイアス磁場Bを与える。但し、磁場発生装置20は、平面視で、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12と離間して形成されてよい。磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に、それぞれ異なる大きさのバイアス磁場Bを与えてもよいが、本例の磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に、同一強度のバイアス磁場Bを印加する。 The magnetic field generator 20 is disposed in the vicinity of the magnetoresistive element 10. The vicinity of the magnetoresistive element 10, in one example, refers to the distance to the extent that the bias magnetic field B V generated magnetic field generating device 20 can be applied to the magnetoresistive element 10. The magnetic field generator 20 is formed to extend parallel to the magnetosensitive axis of the magnetoresistive element 10. The magnetic field generator 20 of this example is disposed so as to overlap and cross the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. Thereby, the magnetic field generator 20 gives the bias magnetic field BV to the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. However, the magnetic field generator 20 may be formed apart from the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in plan view. Magnetic field generating device 20, the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12, may provide a biasing magnetic field B V of different sizes, but the magnetic field generating apparatus 20 of the present embodiment, the first magnetoresistive A bias magnetic field B V having the same strength is applied to the element 11 and the second magnetoresistive element 12.

磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11の感磁軸と異なる方向の成分を少なくとも有するバイアス磁場Bを発生する。磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11の感磁軸と垂直な成分を少なくとも有するバイアス磁場Bを発生させてもよい。また、一例において、磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11の感磁軸と垂直なバイアス磁場Bを発生させる。 Magnetic field generator 20 generates a bias magnetic field B V having at least a magnetic sensing axis and a direction different from the components of the first magnetoresistance element 11. Magnetic field generating device 20, the magnetic sensing axis perpendicular component of the first magnetoresistance element 11 may generate a bias magnetic field B V which has at least. Further, in one example, the magnetic field generator 20 generates a magnetic sensing axis perpendicular bias field B V of the first magnetoresistance element 11.

図3は、実施例1に係る磁気センサ100の断面図の一例を示す。磁気センサ100は、基板40および絶縁層42を備える。   FIG. 3 illustrates an example of a cross-sectional view of the magnetic sensor 100 according to the first embodiment. The magnetic sensor 100 includes a substrate 40 and an insulating layer 42.

基板40は、シリコン基板、化合物半導体基板およびセラミック基板等のいずれであってもよい。また、基板40は、IC等の電子回路を搭載した基板であってもよい。基板40の基板平面50には、絶縁層42等が形成される。絶縁層42の上面は、XY平面に略平行な面として形成され、本例において第2平面52とする。   The substrate 40 may be any of a silicon substrate, a compound semiconductor substrate, a ceramic substrate, and the like. The substrate 40 may be a substrate on which an electronic circuit such as an IC is mounted. An insulating layer 42 and the like are formed on the substrate plane 50 of the substrate 40. The upper surface of the insulating layer 42 is formed as a surface substantially parallel to the XY plane, and is a second plane 52 in this example.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12は、第1平面51上に形成される。第1平面51は、絶縁層42における仮想的な平面であってよい。第1平面51は、XY平面に略平行な面として形成される。   The first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 are formed on the first plane 51. The first plane 51 may be a virtual plane in the insulating layer 42. The first plane 51 is formed as a plane substantially parallel to the XY plane.

磁場発生装置20は、断面図において、X軸方向に延伸するメタル配線が、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に重なり、横切るように、第2平面52上に形成される。第1平面51および第2平面52は、略平行で、互いが重ならないように配置されている。本例の磁場発生装置20は、1本のメタル配線で描かれているが、第2平面52上において、Y軸方向に並んだ複数のメタル配線で構成されてもよい。   The magnetic field generator 20 is formed on the second plane 52 so that the metal wiring extending in the X-axis direction overlaps and crosses the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in the cross-sectional view. The first plane 51 and the second plane 52 are substantially parallel and are arranged so as not to overlap each other. Although the magnetic field generator 20 of this example is drawn with one metal wiring, it may be composed of a plurality of metal wirings arranged in the Y-axis direction on the second plane 52.

磁場発生装置20は、複数のメタル配線で構成されることにより、バイアス磁場Bを第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に均一に与えることができる。磁場発生装置20は、複数のメタル配線を有する場合、それぞれが並列に接続されて同一方向に電流を流してもよい。また、複数のメタル配線は、それぞれが直列に接続されてもよい。 Magnetic field generating device 20 can be composed of a plurality of metal wires, it can be given a uniform bias magnetic field B V to the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12. When the magnetic field generator 20 has a plurality of metal wirings, each of them may be connected in parallel to pass a current in the same direction. Moreover, each of the plurality of metal wirings may be connected in series.

磁場発生装置20は、電力損失の観点から、比抵抗の低い金属で形成されることが好ましい。一例において、磁場発生装置20は、銅、金、白金、アルミニウム又はこれらの材料を含む合金で形成される。   The magnetic field generator 20 is preferably formed of a metal having a low specific resistance from the viewpoint of power loss. In one example, the magnetic field generator 20 is formed of copper, gold, platinum, aluminum, or an alloy including these materials.

ここで、磁気センサ100のX軸負側に磁石が配置されている場合を考える。この場合、磁気抵抗素子10には、X軸方向の磁場Bが入力される。本例では、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のそれぞれに、X軸方向の磁場B、Bが入力される。X軸方向の磁場B、Bは、一様でなく、例えば、B>Bとなる。 Here, consider a case where a magnet is arranged on the X-axis negative side of the magnetic sensor 100. In this case, a magnetic field B in the X-axis direction is input to the magnetoresistive element 10. In this example, magnetic fields B 1 and B 2 in the X-axis direction are input to the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12, respectively. The magnetic fields B 1 and B 2 in the X-axis direction are not uniform, for example, B 1 > B 2 .

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のそれぞれの抵抗値R、Rは、次式で示される。
(数式1)
=ΔR・B+R01
(数式2)
=ΔR・B+R02
Respective resistance values R 1 and R 2 of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 are expressed by the following equations.
(Formula 1)
R 1 = ΔR 1 · B 1 + R 01
(Formula 2)
R 2 = ΔR 2 · B 2 + R 02

01、R02は、それぞれ第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値を示す。本明細書において、初期抵抗値とは、X軸方向の入力磁場がない場合における磁気抵抗素子10の抵抗値を指す。ΔR、ΔRは、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のX軸方向の磁気感度である。B、Bは、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に印加されるX軸方向の磁場である。 R 01 and R 02 indicate initial resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12, respectively. In this specification, the initial resistance value refers to the resistance value of the magnetoresistive element 10 when there is no input magnetic field in the X-axis direction. ΔR 1 and ΔR 2 are the magnetic sensitivities of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in the X-axis direction. B 1 and B 2 are magnetic fields in the X-axis direction applied to the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12.

磁気センサ100は、後述の演算部を有し、第1磁気抵抗素子11の抵抗値と、第2磁気抵抗素子12の抵抗値との差分を検出する。
(数式3)
−R=(ΔR−ΔR)+(R01−R02
The magnetic sensor 100 includes a calculation unit described later, and detects the difference between the resistance value of the first magnetoresistive element 11 and the resistance value of the second magnetoresistive element 12.
(Formula 3)
R 1 −R 2 = (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (R 01 −R 02 )

(ΔR−ΔR)は、入力するX軸方向の磁場B,Bに反応する抵抗値の差分である。(R01−R02)は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値の差分(即ち、2つの初期抵抗値が揃っていなければ、差分値がオフセット)である。 (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) is a difference in resistance value that reacts to the input magnetic fields B 1 and B 2 in the X-axis direction. (R 01 −R 02 ) is a difference between the initial resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 (that is, if the two initial resistance values are not aligned, the difference value is an offset).

無バイアス状態において、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のそれぞれの抵抗値R1N、R2Nは、次式で示される。
(数式4)
1N=ΔR・B+R01
(数式5)
2N=ΔR・B+R02
In the non-bias state, the resistance values R 1N and R 2N of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 are expressed by the following equations.
(Formula 4)
R 1N = ΔR 1 · B 1 + R 01
(Formula 5)
R 2N = ΔR 2 · B 2 + R 02

一方、バイアス状態において、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の磁気感度は、無バイアス状態における磁気感度ΔR、ΔRに対してそれぞれa倍、a倍に変化する。また、バイアス状態における初期抵抗値は、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値R01、R02に対してそれぞれb倍、b倍に変化する。よって、バイアス状態において、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のそれぞれの抵抗値R1B、R2Bは、次式で示される。
(数式6)
1B=(aΔR)B+b01
(数式7)
2B=(aΔR)B+b02
On the other hand, in the bias state, the magnetic sensitivity of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12, the magnetic sensitivity [Delta] R 1 under no bias state, 1 × a respectively [Delta] R 2, changes twice a. The initial resistance value in the bias state changes to b 1 times and b 2 times the initial resistance values R 01 and R 02 of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in the non-bias state, respectively. . Therefore, in the bias state, the resistance values R 1B and R 2B of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 are expressed by the following equations.
(Formula 6)
R 1B = (a 1 ΔR 1 ) B 1 + b 1 R 01
(Formula 7)
R 2B = (a 2 ΔR 2 ) B 2 + b 2 R 02

01、b02は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値を示す。aΔR、aΔRは、バイアス状態における第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の磁気感度である。 b 1 R 01 and b 2 R 02 indicate initial resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. a 1 ΔR 1 and a 2 ΔR 2 are the magnetic sensitivities of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in the bias state.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分は、次式で示される。
(数式8)
1N−R2N=(ΔR−ΔR)+(R01−R02
(数式9)
1B−R2B=(aΔR−aΔR)+(b01−b02
The difference between the resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 is expressed by the following equation.
(Formula 8)
R 1N −R 2N = (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (R 01 −R 02 )
(Formula 9)
R 1B −R 2B = (a 1 ΔR 1 B 1 −a 2 ΔR 2 B 2 ) + (b 1 R 01 −b 2 R 02 )

(ΔR−ΔR)は、無バイアス状態での、入力磁場に応じた抵抗値の差分である。(R01−R02)は、無バイアス状態におけるオフセットである。一方、(aΔR−aΔR)は、バイアス状態での、入力磁場に応じた抵抗値の差分である。(b01−b02)は、バイアス状態におけるオフセットである。 (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) is a difference in resistance value according to the input magnetic field in a no-bias state. (R 01 -R 02 ) is an offset in a no-bias state. On the other hand, (a 1 ΔR 1 B 1 −a 2 ΔR 2 B 2 ) is a difference in resistance value according to the input magnetic field in the bias state. (B 1 R 01 -b 2 R 02 ) is an offset in the bias state.

図4は、第1磁気抵抗素子11の磁気抵抗特性の一例を示す。縦軸は第1磁気抵抗素子11の抵抗値R[Ω]を示し、横軸は第1磁気抵抗素子11に印加する磁場B[mT]を示す。また、本例の磁場Bxは、第1磁気抵抗素子11に対して、X軸方向に−1.0mTから+1.0mTの大きさの磁場を与えている。また、本例の磁気抵抗特性は、無バイアス状態およびバイアス状態での、第1磁気抵抗素子11の磁気抵抗特性にそれぞれ対応する。本例の磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11に対して、Y軸方向に0mTと+1.0mTの大きさの磁場を発生させる。 FIG. 4 shows an example of the magnetoresistive characteristic of the first magnetoresistive element 11. The vertical axis represents the resistance value R [Ω] of the first magnetoresistive element 11, and the horizontal axis represents the magnetic field B X [mT] applied to the first magnetoresistive element 11. Further, the magnetic field Bx of this example gives a magnetic field having a magnitude of −1.0 mT to +1.0 mT in the X-axis direction to the first magnetoresistive element 11. Further, the magnetoresistive characteristics of this example correspond to the magnetoresistive characteristics of the first magnetoresistive element 11 in the no-bias state and the bias state, respectively. The magnetic field generator 20 of this example generates a magnetic field having a magnitude of 0 mT and +1.0 mT in the Y-axis direction with respect to the first magnetoresistive element 11.

抵抗値R1Nは、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の抵抗値を示す。抵抗値R1Bは、バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の磁気抵抗特性を示す。 The resistance value R 1N indicates the resistance value of the first magnetoresistive element 11 in the no-bias state. The resistance value R 1B indicates the magnetoresistance characteristic of the first magnetoresistance element 11 in the bias state.

無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値は、バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値と等しくてよい。ここで、初期抵抗値が等しいとは、無バイアス状態とバイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値の差が、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の抵抗値の1%以内であることを指す。   The initial resistance value of the first magnetoresistance element 11 in the no-bias state may be equal to the initial resistance value of the first magnetoresistance element 11 in the bias state. Here, the initial resistance value is equal is that the difference between the initial resistance values of the first magnetoresistive element 11 in the unbiased state and the biased state is within 1% of the resistance value of the first magnetoresistive element 11 in the unbiased state. It points to something.

一方、実施例1の磁気センサ100のように、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の2本の磁気抵抗素子を有する場合も、本例の場合と同様に考えることができる。即ち、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値と、バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値との差分(即ち、R01−b01)は、無バイアス状態における第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値と、バイアス状態における第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値との差分(即ち、R02−b02)と等しくてよい。 On the other hand, in the case of having two magnetoresistive elements of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 as in the magnetic sensor 100 of the first embodiment, it can be considered similarly to the case of this example. That is, the difference between the initial resistance value of the first magnetoresistive element 11 in the unbiased state and the initial resistance value of the first magnetoresistive element 11 in the biased state (that is, R 01 -b 1 R 01 ) May be equal to the difference between the initial resistance value of the second magnetoresistive element 12 and the initial resistance value of the second magnetoresistive element 12 in the bias state (ie, R 02 −b 2 R 02 ).

ここで、(R01−b01)と(R02−b02)との差分が等しいとは、(R01−b01)と(R02−b02)との差分が、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の抵抗値(即ち、R01)又は無バイアス状態における第2磁気抵抗素子12の抵抗値(即ち、R02)の1%以内であることを指す。 Here, the difference between (R 01 -b 1 R 01 ) and (R 02 -b 2 R 02 ) is equal to (R 01 -b 1 R 01 ) and (R 02 -b 2 R 02 ) Is within 1% of the resistance value of the first magnetoresistive element 11 (ie, R 01 ) in the non-biased state or the resistance value of the second magnetoresistive element 12 (ie, R 02 ) in the non-biased state. Point to.

また、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値と、無バイアス状態における第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値との差分(即ち、R01−R02)は、バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値と、バイアス状態における第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値との差分(即ち、b01−b02)と等しくてもよい。 Further, the difference between the initial resistance value of the first magnetoresistive element 11 in the non-biased state and the initial resistance value of the second magnetoresistive element 12 in the non-biased state (that is, R 01 −R 02 ) is the first resistance value in the biased state. The difference between the initial resistance value of the first magnetoresistive element 11 and the initial resistance value of the second magnetoresistive element 12 in the bias state (that is, b 1 R 01 −b 2 R 02 ) may be equal.

ここで、(R01−R02)と(b01−b02)との差分が等しいとは、(R01−R02)と(b01−b02)との差分が、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の抵抗値(即ち、R01)又は無バイアス状態における第2磁気抵抗素子12の抵抗値(即ち、R02)の1%以内であることを指す。 Here, the difference between (R 01 -R 02 ) and (b 1 R 01 -b 2 R 02 ) is equal to (R 01 -R 02 ) and (b 1 R 01 -b 2 R 02 ) Is within 1% of the resistance value of the first magnetoresistive element 11 (ie, R 01 ) in the non-biased state or the resistance value of the second magnetoresistive element 12 (ie, R 02 ) in the non-biased state. Point to.

このように、無バイアス状態又はバイアス状態における第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値、および無バイアス状態又はバイアス状態における第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値のいずれかが大きくなったとしても、計算の途中式で初期抵抗値の差分が相殺されれば、オフセットをキャンセルできる。このような考え方は、磁気抵抗素子の個数が3つ以上に増加した場合であっても同様に成り立つ。   As described above, even if either the initial resistance value of the first magnetoresistive element 11 in the no-bias state or the bias state and the initial resistance value of the second magnetoresistive element 12 in the no-bias state or the bias state are increased, The offset can be canceled if the difference in the initial resistance value is canceled in the midway calculation. Such a concept holds true even when the number of magnetoresistive elements is increased to three or more.

また、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の磁気感度は、バイアス状態における第1磁気抵抗素子11の磁気感度よりも大きい。即ち、本例の第1磁気抵抗素子11は、バイアス磁場Bが印加されることにより、磁気感度が小さくなる。 Further, the magnetic sensitivity of the first magnetoresistive element 11 in the no-bias state is larger than the magnetic sensitivity of the first magnetoresistive element 11 in the biased state. That is, the first magneto-resistive element 11 of this embodiment, by biasing magnetic field B V is applied, the magnetic sensitivity is reduced.

第1磁気抵抗素子11の抵抗値R1N、R1Bは、次式で示される。
(数式10)
1N=ΔR・B+R01
(数式11)
1B=(aΔR)B+b01
Resistance values R 1N and R 1B of the first magnetoresistive element 11 are expressed by the following equations.
(Formula 10)
R 1N = ΔR 1 · B 1 + R 01
(Formula 11)
R 1B = (a 1 ΔR 1 ) B 1 + b 1 R 01

ここで、b=1.001、a=0.75であるので、第1磁気抵抗素子11の磁気感度は、無バイアス状態よりもバイアス状態の方が小さくなる。一方、初期抵抗値R01≒b01(b=1.001)であるので、第1磁気抵抗素子11の初期抵抗値R01は、無バイアス状態とバイアス状態とでほとんど変動しない。 Here, since b 1 = 1.001 and a 1 = 0.75, the magnetic sensitivity of the first magnetoresistive element 11 is smaller in the biased state than in the non-biased state. On the other hand, since the initial resistance value R 01 ≈b 1 R 01 (b 1 = 1.001), the initial resistance value R 01 of the first magnetoresistive element 11 hardly varies between the non-bias state and the bias state.

第1磁気抵抗素子11の特性によると、(数8)式のオフセット(R01−R02)および(数9)式のオフセット(b01−b02)は、b≒b≒1であることから、(R01−R02)≒(b01−b02)となる。この特性を利用すると、磁気センサ100は、無バイアス状態とバイアス状態とで、オフセットをキャンセルできる。(数8)式と(数9)式の差分を算出することにより、次式が得られる。
(数式12)
(R1N−R2N)−(R1B−R2B)=(1−a)ΔR−(1−a)ΔR
According to the characteristics of the first magnetoresistive element 11, the offset (R 01 −R 02 ) in equation (8) and the offset (b 1 R 01 −b 2 R 02 ) in equation (9) are b 1b Since 2≈1, (R 01 −R 02 ) ≈ (b 1 R 01 −b 2 R 02 ). Using this characteristic, the magnetic sensor 100 can cancel the offset between the non-bias state and the bias state. By calculating the difference between Equation (8) and Equation (9), the following equation is obtained.
(Formula 12)
(R 1N -R 2N) - ( R 1B -R 2B) = (1-a 1) ΔR 1 B 1 - (1-a 2) ΔR 2 B 2

したがって、磁気センサ100は、オフセットを除去し、X軸方向の磁場B,Bに反応する抵抗成分のみを算出できる。このように、オフセットを除去することにより、磁気センサ100の検出精度が向上する。 Therefore, the magnetic sensor 100 can calculate only the resistance component that removes the offset and reacts to the magnetic fields B 1 and B 2 in the X-axis direction. Thus, the detection accuracy of the magnetic sensor 100 is improved by removing the offset.

さらに、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12は、X軸方向に同じ磁気感度ΔRを有することが好ましい。この場合ΔR=ΔR=ΔRとなる。また、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の特性は、同一チップ基板上に形成されることにより略等しくなる。この場合a=a=aとなる。よって(数12)式は次式で示される。
(数式13)
(R1N−R2N)−(R1B−R2B)=(1−a)ΔR(B−B
Furthermore, the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 preferably have the same magnetic sensitivity ΔR in the X-axis direction. In this case, ΔR 1 = ΔR 2 = ΔR. Further, the characteristics of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 become substantially equal when formed on the same chip substrate. In this case, a 1 = a 2 = a. Therefore, the equation (12) is expressed by the following equation.
(Formula 13)
(R 1N -R 2N) - ( R 1B -R 2B) = (1-a) ΔR (B 1 -B 2)

[実施例2]
図5は、実施例2に係る磁気センサ100の構成の一例を示す。図6は、実施例2に係る磁気センサ100の断面図の一例を示す。本例の磁気センサ100は、磁気抵抗素子10として、第1磁気抵抗素子11、第2磁気抵抗素子12、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14を有する。本例では、実施例1に係る磁気センサ100と異なる点について主に説明する。
[Example 2]
FIG. 5 shows an example of the configuration of the magnetic sensor 100 according to the second embodiment. FIG. 6 illustrates an example of a cross-sectional view of the magnetic sensor 100 according to the second embodiment. The magnetic sensor 100 of this example includes a first magnetoresistive element 11, a second magnetoresistive element 12, a third magnetoresistive element 13, and a fourth magnetoresistive element 14 as the magnetoresistive element 10. In this example, differences from the magnetic sensor 100 according to the first embodiment will be mainly described.

第3磁気抵抗素子13は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第3磁気抵抗素子13は、Y軸方向に延伸して形成される。本例の第3磁気抵抗素子13は、平面視で、中心軸c3に対称な形状を有する。第3磁気抵抗素子13は、XY平面上に形成される。また、第3磁気抵抗素子13は、X軸方向に感磁軸を有する。即ち、第3磁気抵抗素子13は、第1磁気抵抗素子11の感磁軸と平行な感磁軸を有する。   The resistance of the third magnetoresistive element 13 changes according to the input magnetic field. The third magnetoresistive element 13 is formed by extending in the Y-axis direction. The third magnetoresistive element 13 of this example has a shape symmetrical to the central axis c3 in plan view. The third magnetoresistive element 13 is formed on the XY plane. The third magnetoresistive element 13 has a magnetosensitive axis in the X-axis direction. That is, the third magnetoresistive element 13 has a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element 11.

第4磁気抵抗素子14は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第4磁気抵抗素子14は、Y軸方向に延伸して形成される。本例の第4磁気抵抗素子14は、平面視で、中心軸c4に対称な形状を有する。第4磁気抵抗素子14は、XY平面上に形成される。また、第4磁気抵抗素子14は、X軸方向に感磁軸を有する。即ち、第4磁気抵抗素子14は、第1磁気抵抗素子11の感磁軸と平行な感磁軸を有する。   The resistance of the fourth magnetoresistive element 14 changes according to the input magnetic field. The fourth magnetoresistive element 14 is formed by extending in the Y-axis direction. The fourth magnetoresistive element 14 of this example has a shape symmetric with respect to the central axis c4 in plan view. The fourth magnetoresistive element 14 is formed on the XY plane. The fourth magnetoresistive element 14 has a magnetosensitive axis in the X-axis direction. That is, the fourth magnetoresistive element 14 has a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element 11.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12は、それぞれの中心軸c1,c2の間に間隔d1を置いて配置される。中心軸c1,c2の間隔d1は、少なくとも0より大きい値に設定される。   The 1st magnetoresistive element 11 and the 2nd magnetoresistive element 12 are arrange | positioned at intervals d1 between each center axis | shaft c1, c2. The distance d1 between the central axes c1 and c2 is set to a value at least larger than zero.

第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14は、それぞれの中心軸c3,c4の間に間隔d2を置いて配置される。中心軸c3,c4の間隔d2は、少なくとも0より大きい値に設定される。   The 3rd magnetoresistive element 13 and the 4th magnetoresistive element 14 are arrange | positioned at intervals d2 between each center axis | shaft c3, c4. The distance d2 between the central axes c3 and c4 is set to a value at least larger than zero.

第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14は、第1平面51上で、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の間隔の中間軸mを除いたY軸方向の軸に対して対称となるように設けられる。本明細書において、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の中間軸mは、第1磁気抵抗素子11の中心軸c1および第2磁気抵抗素子12の中心軸c2の中間に位置するY軸と平行な軸を指す。   The third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 are on an axis in the Y-axis direction on the first plane 51 excluding the intermediate axis m of the interval between the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. It is provided so as to be symmetrical. In the present specification, the intermediate axis m of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 is located between the central axis c1 of the first magnetoresistive element 11 and the central axis c2 of the second magnetoresistive element 12. An axis parallel to the Y axis.

第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14は、間隔d2が間隔d1と等しく(d1=d2)なるように配置される。即ち、差分構成を考える場合、間隔の等しい第1磁気抵抗素子11と第2磁気抵抗素子12とがペアとなり、第3磁気抵抗素子13と第4磁気抵抗素子14とがペアとなることが好ましい。   The 3rd magnetoresistive element 13 and the 4th magnetoresistive element 14 are arrange | positioned so that the space | interval d2 may become equal to the space | interval d1 (d1 = d2). That is, when considering the differential configuration, it is preferable that the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 having the same interval form a pair, and the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 form a pair. .

第1磁気抵抗素子11および第3磁気抵抗素子13は、対称軸sを挟んで対称に配置される。また、第2磁気抵抗素子12および第4磁気抵抗素子14は、対称軸sを挟んで対称に配置される。   The first magnetoresistive element 11 and the third magnetoresistive element 13 are arranged symmetrically with respect to the symmetry axis s. Further, the second magnetoresistive element 12 and the fourth magnetoresistive element 14 are arranged symmetrically with respect to the symmetry axis s.

第1磁気抵抗素子11は、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14に挟まれて形成される。また、第3磁気抵抗素子13は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12に挟まれて形成される。即ち、本例において、差分構成をとる第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のペアと、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14のペアとが互い違いとなるように配置されている。   The first magnetoresistive element 11 is formed between the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14. The third magnetoresistive element 13 is formed between the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. That is, in this example, the pair of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 having the differential configuration and the pair of the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 are arranged alternately. Has been.

磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14に重なり、横切るように配置される。磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14に対してY軸方向のバイアス磁場Bを印加する。例えば、磁場発生装置20は、X軸方向に延伸するメタル配線が、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14に重なり、横切るように、XY平面上に形成される。なお、本明細書において、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14とは、第1磁気抵抗素子11、第2磁気抵抗素子12、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14を指す。 The magnetic field generator 20 is disposed so as to overlap and cross the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14. Magnetic field generator 20 applies a bias magnetic field B V of the Y-axis direction with respect to the first magneto-resistive element 11 to the fourth magnetoresistance element 14. For example, the magnetic field generator 20 is formed on the XY plane so that the metal wiring extending in the X-axis direction overlaps and crosses the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14. In the present specification, the first to fourth magnetoresistive elements 11 to 14 are the first magnetoresistive element 11, the second magnetoresistive element 12, the third magnetoresistive element 13, and the fourth magnetoresistive element 14. Point to.

[実施例3]
図7は、実施例3に係る磁気センサ100の構成の一例を示す。本例の磁気センサ100は、磁気抵抗素子10として、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14の4つの磁気抵抗素子を有する。本例の磁気センサ100は、実施例2に係る磁気センサ100と磁気抵抗素子の配列順が異なる。
[Example 3]
FIG. 7 illustrates an example of the configuration of the magnetic sensor 100 according to the third embodiment. The magnetic sensor 100 of this example has four magnetoresistive elements, that is, a first magnetoresistive element 11 to a fourth magnetoresistive element 14 as the magnetoresistive element 10. The magnetic sensor 100 of this example differs from the magnetic sensor 100 according to the second embodiment in the arrangement order of the magnetoresistive elements.

第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14の中間軸m'は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12で挟まれる領域の外側に配置される。本明細書において、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14の中間軸m'は、第3磁気抵抗素子13の中心軸c3および第4磁気抵抗素子14の中心軸c4の中間に位置するY軸と平行な軸を指す。   The intermediate axis m ′ of the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 is disposed outside the region sandwiched between the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. In this specification, the intermediate axis m ′ of the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 is positioned between the central axis c3 of the third magnetoresistive element 13 and the central axis c4 of the fourth magnetoresistive element 14. An axis parallel to the Y axis.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12は、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14と対称軸sを挟んだ反対側に形成される。即ち、実施例2に係る磁気センサ100は、差分構成をとる第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のペアと、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14のペアとが互い違いとなるように配置している。一方、本例の磁気センサ100は、差分構成をとる第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のペアと、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14のペアとが、互い違いとならずに、それぞれ対称軸sの一方の側に配置されている。   The first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 are formed on the opposite side of the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 with the axis of symmetry s interposed therebetween. That is, the magnetic sensor 100 according to the second embodiment includes a pair of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 and a pair of the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 that have a differential configuration. They are arranged in a staggered manner. On the other hand, in the magnetic sensor 100 of this example, the pair of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 and the pair of the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14 having a differential configuration are staggered. Instead, they are arranged on one side of the symmetry axis s.

第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14のそれぞれに、X軸方向の磁場B、B、B、Bが入力される。X軸方向の磁場B、B、B、Bは、一様でなく、例えば、B>B、B>Bである。R、R、R、Rは、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14のそれぞれの抵抗値であり、次式で示される。
(数式14)
=R01+ΔR・B
(数式15)
=R02+ΔR・B
(数式16)
=R03+ΔR・B
(数式17)
=R04+ΔR・B
Magnetic fields B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 in the X-axis direction are input to each of the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14. The magnetic fields B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 in the X-axis direction are not uniform, and for example, B 1 > B 2 and B 3 > B 4 . R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements 11 to 14, respectively, and are represented by the following equations.
(Formula 14)
R 1 = R 01 + ΔR 1 · B 1
(Formula 15)
R 2 = R 02 + ΔR 2 · B 2
(Formula 16)
R 3 = R 03 + ΔR 3 · B 3
(Formula 17)
R 4 = R 04 + ΔR 4 · B 4

01、R02、R03、R04は、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14の初期抵抗値を示す。ΔR、ΔR、ΔR、ΔRは、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14の磁気感度を示す。B、B、B、Bは、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14に入力するX軸方向の磁場である。ここで、第1磁気抵抗素子11と第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分および第4磁気抵抗素子14と第3磁気抵抗素子13の抵抗値の差分をそれぞれ取ると、次式で示される。
(数式18)
−R=(ΔR−ΔR)+(R01−R02
(数式19)
−R=(ΔR−ΔR)+(R03−R04
R 01 , R 02 , R 03 , and R 04 indicate initial resistance values of the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14. ΔR 1 , ΔR 2 , ΔR 3 , ΔR 4 indicate the magnetic sensitivities of the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14. B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 are magnetic fields in the X-axis direction that are input to the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14. Here, the difference between the resistance values of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12 and the difference between the resistance values of the fourth magnetoresistance element 14 and the third magnetoresistance element 13 are respectively expressed by the following equations. .
(Formula 18)
R 1 −R 2 = (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (R 01 −R 02 )
(Formula 19)
R 3 −R 4 = (ΔR 3 B 3 −ΔR 4 B 4 ) + (R 03 −R 04 )

(ΔR−ΔR)は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の入力磁場による抵抗値の差分を示す。(R01−R02)は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のオフセットである。また、(ΔR−ΔR)は、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14の入力磁場による抵抗値の差分を示す。(R03−R04)は、第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13のオフセットである。 (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. (R 01 -R 02 ) is an offset between the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. Further, (ΔR 3 B 3 −ΔR 4 B 4 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field of the third magnetoresistive element 13 and the fourth magnetoresistive element 14. (R 03 -R 04 ) is an offset between the fourth magnetoresistive element 14 and the third magnetoresistive element 13.

本例の磁気センサ100は、演算部により、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13の抵抗値の差分と、の和を算出する。
(数式20)
(R−R)+(R−R
=[(ΔR−ΔR)+(ΔR−ΔR)]
+[(R01−R02)+(R03−R04)]
In the magnetic sensor 100 of this example, the arithmetic unit calculates the difference between the resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 and the difference between the resistance values of the fourth magnetoresistive element 14 and the third magnetoresistive element 13. And the sum of.
(Formula 20)
(R 1 −R 2 ) + (R 3 −R 4 )
= [(ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (ΔR 3 B 3 −ΔR 4 B 4 )]
+ [(R 01 -R 02 ) + (R 03 -R 04 )]

上式において、[(R01−R02)+(R03−R04)]は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のオフセットと、第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13のオフセットとの和である。 In the above equation, [(R 01 −R 02 ) + (R 03 −R 04 )] is the offset of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12, and the fourth magnetoresistive element 14 and the third magnetism. This is the sum of the offset of the resistance element 13.

次に、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13の抵抗値の差分について考える。   Next, the difference between the resistance values of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12 and the difference between the resistance values of the fourth magnetoresistance element 14 and the third magnetoresistance element 13 will be considered.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分は、無バイアス状態において、次式で示される。
(数式21)
1N−R2N=(ΔR−ΔR)+(R01−R02
(ΔR−ΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(R01−R02)は、オフセットを示す。
The difference between the resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 is expressed by the following equation in the non-bias state.
(Formula 21)
R 1N −R 2N = (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (R 01 −R 02 )
(ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field. (R 01 -R 02 ) indicates an offset.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分は、バイアス状態において、次式で示される。バイアス状態において、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の磁気感度は、無バイアス状態における磁気感度ΔR、ΔRに対してそれぞれa倍、a倍に変化する。また、バイアス状態における初期抵抗値は、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値R01、R02に対してそれぞれb倍、b倍に変化する。
(数式22)
1B−R2B=(aΔR−aΔR)+(b01−b02
(aΔR−aΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(b01−b02)は、オフセットを示す。
The difference between the resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 is expressed by the following equation in the bias state. In bias state, the magnetic sensitivity of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12, the magnetic sensitivity [Delta] R 1 under no bias state, 1 × a respectively [Delta] R 2, changes twice a. The initial resistance value in the bias state changes to b 1 times and b 2 times the initial resistance values R 01 and R 02 of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in the non-bias state, respectively. .
(Formula 22)
R 1B −R 2B = (a 1 ΔR 1 B 1 −a 2 ΔR 2 B 2 ) + (b 1 R 01 −b 2 R 02 )
(A 1 ΔR 1 B 1 −a 2 ΔR 2 B 2 ) indicates a difference in resistance value due to an input magnetic field. (B 1 R 01 -b 2 R 02 ) indicates an offset.

また、第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13の抵抗値の差分は、無バイアス状態において、次式で示される。
(数式23)
3N−R4N=(ΔR−ΔR)+(R03−R04
(ΔR−ΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(R03−R04)は、オフセットを示す。
Further, the difference between the resistance values of the fourth magnetoresistive element 14 and the third magnetoresistive element 13 is expressed by the following equation in the non-bias state.
(Formula 23)
R 3N −R 4N = (ΔR 3 B 3 −ΔR 4 B 4 ) + (R 03 −R 04 )
(ΔR 3 B 3 −ΔR 4 B 4 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field. (R 03 -R 04 ) indicates an offset.

第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13の抵抗値の差分は、バイアス状態において、次式で示される。バイアス状態において、第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13の磁気感度は、無バイアス状態における磁気感度ΔR、ΔRに対してそれぞれa倍、a倍に変化する。また、バイアス状態における初期抵抗値は、無バイアス状態における第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13の初期抵抗値R04、R03に対してそれぞれb倍、b倍に変化する。
(数式24)
3B−R4B=(aΔR−aΔR)+(b03−b04
(aΔR−aΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(b03−b04)は、オフセットを示す。
The difference between the resistance values of the fourth magnetoresistive element 14 and the third magnetoresistive element 13 is expressed by the following equation in the bias state. In bias state, the magnetic sensitivity of the fourth magnetoresistive element 14 and the third magnetoresistance element 13, the magnetic sensitivity [Delta] R 4 under no bias state, a 4-fold respectively [Delta] R 3, changes to a 3-fold. Further, the initial resistance value in the bias state changes to b 4 times and b 3 times the initial resistance values R 04 and R 03 of the fourth magnetoresistive element 14 and the third magnetoresistive element 13 in the non-bias state, respectively. .
(Formula 24)
R 3B −R 4B = (a 3 ΔR 3 B 3 −a 4 ΔR 4 B 4 ) + (b 3 R 03 −b 4 R 04 )
(A 3 ΔR 3 B 3 −a 4 ΔR 4 B 4 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field. (B 3 R 03 -b 4 R 04 ) indicates an offset.

本例の磁気センサ100は、実施例1の場合と同様に、無バイアス状態とバイアス状態とで、磁気抵抗素子10の初期抵抗値がほぼ変動しないという特性を利用して、オフセットを除去できる。第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、第4磁気抵抗素子14および第3磁気抵抗素子13の抵抗値の差分と、の和は、次式で示される。
(数式25)
[(R1N−R2N)−(R1B−R2B)]+[(R3N−R4N)−(R3B−R4B)]
=[(1−a)ΔR−(1−a)ΔR
+[(1−a)ΔR−(1−a)ΔR
As in the case of the first embodiment, the magnetic sensor 100 of this example can remove the offset by utilizing the characteristic that the initial resistance value of the magnetoresistive element 10 does not substantially vary between the non-bias state and the bias state. The sum of the difference between the resistance values of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12 and the difference between the resistance values of the fourth magnetoresistance element 14 and the third magnetoresistance element 13 is expressed by the following equation.
(Formula 25)
[(R 1N -R 2N) - (R 1B -R 2B)] + [(R 3N -R 4N) - (R 3B -R 4B)]
= [(1-a 1 ) ΔR 1 B 1- (1-a 2 ) ΔR 2 B 2 ]
+ [(1-a 3 ) ΔR 3 B 3- (1-a 4 ) ΔR 4 B 4 ]

これにより、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14のオフセットがキャンセルされ、X軸方向の入力磁場に反応する抵抗成分のみが残る。このように、オフセットを除去することによって、磁気センサ100の検出精度が向上する。   Thereby, the offset of the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14 is canceled, and only the resistance component that reacts to the input magnetic field in the X-axis direction remains. Thus, the detection accuracy of the magnetic sensor 100 is improved by removing the offset.

さらに、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14は、X軸方向に同じ磁気感度ΔRを有することが好ましく、ΔR=ΔR=ΔR=ΔR=ΔRとなる。また、同一チップ基板上に形成されれば、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14の特性が略等しくなるので、a=a=a=a=aとなる。この場合(数25)式は次式で示される。
(数式26)
[(R1N−R2N)−(R1B−R2B)]+[(R3N−R4N)−(R3B−R4B)]
=(1−a)ΔR[(B−B)+(B−B)]
Furthermore, it is preferable that the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14 have the same magnetic sensitivity ΔR in the X-axis direction, and ΔR 1 = ΔR 2 = ΔR 3 = ΔR 4 = ΔR. Further, if they are formed on the same chip substrate, the characteristics of the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14 are substantially equal, so that a 1 = a 2 = a 3 = a 4 = a. In this case, Equation (25) is expressed by the following equation.
(Formula 26)
[(R 1N -R 2N) - (R 1B -R 2B)] + [(R 3N -R 4N) - (R 3B -R 4B)]
= (1-a) ΔR [(B 1 −B 2 ) + (B 3 −B 4 )]

本例の磁気センサ100は、[(B−B)+(B−B)]で示されるように、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14を用いて、2重の差分構成をとる。そのため、磁気センサ100は、一様でない外乱磁場による誤差要素を抑制できる。本明細書において、一様な外乱磁場とは、X軸方向において一様に増加する磁場、又はX軸方向において一様に減少する磁場を指す。 The magnetic sensor 100 of this example uses a first magnetoresistive element 11 to a fourth magnetoresistive element 14 as shown in [(B 1 −B 2 ) + (B 3 −B 4 )]. The difference configuration is taken. Therefore, the magnetic sensor 100 can suppress an error element due to a non-uniform disturbance magnetic field. In this specification, the uniform disturbance magnetic field refers to a magnetic field that uniformly increases in the X-axis direction or a magnetic field that uniformly decreases in the X-axis direction.

[実施例4]
図8は、実施例4に係る磁気センサ100の平面図の一例を示す。図9は、実施例4に係る磁気センサ100の断面図の一例を示す。本例の磁気センサ100の両端には、第1電流導体31および第2電流導体32が配置されている。図8および図9においては、簡略化のために磁場発生装置20を省略している。
[Example 4]
FIG. 8 illustrates an example of a plan view of the magnetic sensor 100 according to the fourth embodiment. FIG. 9 illustrates an example of a cross-sectional view of the magnetic sensor 100 according to the fourth embodiment. A first current conductor 31 and a second current conductor 32 are disposed at both ends of the magnetic sensor 100 of this example. In FIG. 8 and FIG. 9, the magnetic field generator 20 is omitted for simplification.

第1電流導体31および第2電流導体32は、Y軸方向に延伸して形成される。第1電流導体31および第2電流導体32は、磁気センサ100のX軸の負側と正側にそれぞれ形成されている。第1電流導体31および第2電流導体32には、Y軸の正側に向けて電流が流れる。これにより、第1電流導体31および第2電流導体32の周囲に、2つの電流の作る合成の磁場が生成される。   The first current conductor 31 and the second current conductor 32 are formed by extending in the Y-axis direction. The first current conductor 31 and the second current conductor 32 are formed on the negative side and the positive side of the X axis of the magnetic sensor 100, respectively. A current flows through the first current conductor 31 and the second current conductor 32 toward the positive side of the Y axis. As a result, a combined magnetic field generated by two currents is generated around the first current conductor 31 and the second current conductor 32.

第1電流導体31および第2電流導体32は、それぞれがX軸方向に幅0.85mm、Z軸方向に厚さ0.4mmの長方形の断面を有する。第1電流導体31および第2電流導体32は、X軸方向に予め定められた間隔d3を有する。間隔d3は、一例において、1.7mmである。   The first current conductor 31 and the second current conductor 32 each have a rectangular cross section with a width of 0.85 mm in the X-axis direction and a thickness of 0.4 mm in the Z-axis direction. The first current conductor 31 and the second current conductor 32 have a predetermined distance d3 in the X-axis direction. The distance d3 is 1.7 mm in an example.

磁気センサ100は、Z軸方向からみた平面視で、間隔d3に収まるように配置されている。磁気センサ100は、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14が配置された第1平面51が、第1電流導体31および第2電流導体32の上端から予め定められた距離だけ離間して配置される。第1電流導体31および第2電流導体32の上端とは、Z軸方向の正側における、第1電流導体31および第2電流導体32の端部を指す。本例において、第1平面51と第1電流導体31および第2電流導体32の上端とは、0.1mm離れて配置される。   The magnetic sensor 100 is disposed so as to be within the interval d3 in a plan view as viewed from the Z-axis direction. In the magnetic sensor 100, the first plane 51 on which the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14 are arranged is separated from the upper ends of the first current conductor 31 and the second current conductor 32 by a predetermined distance. Arranged. The upper ends of the first current conductor 31 and the second current conductor 32 indicate the end portions of the first current conductor 31 and the second current conductor 32 on the positive side in the Z-axis direction. In this example, the 1st plane 51 and the upper end of the 1st current conductor 31 and the 2nd current conductor 32 are arrange | positioned 0.1 mm apart.

第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14は、対称軸sが間隔d3のX軸方向の中心を通るように設置される。X軸方向の負側から正側に向かって、第1磁気抵抗素子11、第2磁気抵抗素子12、第3磁気抵抗素子13および第4磁気抵抗素子14の順で、配置される。例えば、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14は、対称軸sを通る点を原点(x=0mm)として、X軸方向に、第1磁気抵抗素子11が−0.7mm、第2磁気抵抗素子12が−0.1mm、第4磁気抵抗素子14が0.1mm、第3磁気抵抗素子13が0.7mm、に配置されている。   The 1st magnetoresistive element 11-the 4th magnetoresistive element 14 are installed so that the symmetry axis s may pass the center of the X-axis direction of the space | interval d3. The first magnetoresistive element 11, the second magnetoresistive element 12, the third magnetoresistive element 13, and the fourth magnetoresistive element 14 are arranged in this order from the negative side to the positive side in the X-axis direction. For example, the first to fourth magnetoresistive elements 11 to 14 have a point passing through the symmetry axis s as the origin (x = 0 mm), and the first magnetoresistive element 11 is −0.7 mm in the X-axis direction. The second magnetoresistive element 12 is arranged at -0.1 mm, the fourth magnetoresistive element 14 is arranged at 0.1 mm, and the third magnetoresistive element 13 is arranged at 0.7 mm.

図10は、実施例4に係る磁気センサ100の磁気シミュレーション結果の一例を示す。グラフ左側の縦軸は、被測定磁場密度Bp[mT]を示し、グラフ右側の縦軸は、外乱磁束密度Bn[μT]を示す。横軸はX軸方向の位置を示す。原点は、対称軸sの位置に対応している。   FIG. 10 illustrates an example of a magnetic simulation result of the magnetic sensor 100 according to the fourth embodiment. The vertical axis on the left side of the graph indicates the measured magnetic field density Bp [mT], and the vertical axis on the right side of the graph indicates the disturbance magnetic flux density Bn [μT]. The horizontal axis indicates the position in the X-axis direction. The origin corresponds to the position of the symmetry axis s.

磁場分布曲線(A)は、被測定磁場密度Bpを示す。被測定磁場密度Bpとは、第1電流導体31および第2電流導体32に、Y軸の正側に向けて電流を与えた場合のX軸方向の各位置でのX軸方向成分の磁場の大きさである。本例の第1電流導体31および第2電流導体32には、それぞれ30Aの大きさの電流が流れる。   The magnetic field distribution curve (A) indicates the measured magnetic field density Bp. The measured magnetic field density Bp is the magnetic field of the X-axis direction component at each position in the X-axis direction when a current is applied to the first current conductor 31 and the second current conductor 32 toward the positive side of the Y-axis. It is a size. A current of 30 A flows through the first current conductor 31 and the second current conductor 32 of this example.

第1磁気抵抗素子11、第2磁気抵抗素子12、第4磁気抵抗素子14、第3磁気抵抗素子13に対する被測定磁場密度Bpは、それぞれ5.8mT、2.2mT、2.2mT、5.8mTとなる。そのため、(B−B)=(B−B)=3.6mTとなる。よって、(数26)式において、[(B−B)+(B−B)]は7.2mTとなる。第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14に入力される被測定磁場密度Bpは、第1電流導体31および第2電流導体32に流す、Y軸方向の電流の大きさに比例する。 The measured magnetic field densities Bp for the first magnetoresistive element 11, the second magnetoresistive element 12, the fourth magnetoresistive element 14, and the third magnetoresistive element 13 are 5.8 mT, 2.2 mT, 2.2 mT, and 5. 8 mT. Therefore, (B 1 −B 2 ) = (B 3 −B 4 ) = 3.6 mT. Therefore, in the formula (26), [(B 1 −B 2 ) + (B 3 −B 4 )] is 7.2 mT. The measured magnetic field density Bp input to the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14 is proportional to the magnitude of the current in the Y-axis direction that flows through the first current conductor 31 and the second current conductor 32.

磁場分布曲線(B)は、外乱磁束密度Bnを示す。外乱磁束密度Bnとは、X軸方向に、原点より20mm離れたところで、外乱電流として60Aの流したときに、第1平面51上におけるX軸方向の各位置でのX軸方向成分の磁場の大きさである。第1磁気抵抗素子11、第2磁気抵抗素子12、第4磁気抵抗素子14、第3磁気抵抗素子13に入力される外乱磁束密度Bnは、それぞれ31.6μT、33.8μT、34.5μT、37.0μTとなる。そのため、(B−B)=−2.2μTとなり、(B−B)=2.5μTとなる。よって、(数26)式において、[(B−B)+(B−B)]は0.3μTとなる。このように、外乱磁束密度Bnに関する[(B−B)+(B−B)]の大きさは、差分構成をとらない場合に磁気抵抗素子に入力する約30μTの外乱磁束密度の大きさに対して、約1/100となっている。即ち、外乱磁束密度Bnの影響が抑制されている。 The magnetic field distribution curve (B) shows the disturbance magnetic flux density Bn. The disturbance magnetic flux density Bn is the X-axis direction component magnetic field at each position in the X-axis direction on the first plane 51 when a disturbance current of 60 A flows at a distance of 20 mm from the origin in the X-axis direction. It is a size. The disturbance magnetic flux density Bn input to the first magnetoresistive element 11, the second magnetoresistive element 12, the fourth magnetoresistive element 14, and the third magnetoresistive element 13 is 31.6 μT, 33.8 μT, 34.5 μT, respectively. It becomes 37.0 μT. Therefore, (B 1 −B 2 ) = − 2.2 μT, and (B 3 −B 4 ) = 2.5 μT. Therefore, in the formula (26), [(B 1 −B 2 ) + (B 3 −B 4 )] is 0.3 μT. Thus, the magnitude of [(B 1 −B 2 ) + (B 3 −B 4 )] related to the disturbance magnetic flux density Bn is a disturbance magnetic flux density of about 30 μT input to the magnetoresistive element when the differential configuration is not taken. It is about 1/100 with respect to the size of. That is, the influence of the disturbance magnetic flux density Bn is suppressed.

磁場分布曲線(C)は、一様外乱磁場を示す。一様外乱磁場とは、地磁気のような遠方より飛来するX軸方向の一様な外乱磁場である。即ち、一様外乱磁場に関し、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14は、一様なX軸方向の磁場を検出する。よって、B=B=B=Bとなる。即ち、(数26)式において、[(B−B)+(B−B)]は0となる。 The magnetic field distribution curve (C) shows a uniform disturbance magnetic field. The uniform disturbance magnetic field is a uniform disturbance magnetic field in the X-axis direction that comes from a distance such as geomagnetism. That is, regarding the uniform disturbance magnetic field, the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14 detect a uniform magnetic field in the X-axis direction. Therefore, the B 1 = B 2 = B 3 = B 4. That is, in the formula (26), [(B 1 −B 2 ) + (B 3 −B 4 )] is 0.

本例の磁気センサ100は、X軸方向に不均一に生じた磁場を検出する磁気センサであって、誤差要素のオフセット成分を抑制して、高い精度で不均一に生じた磁場を検出できる。また、本例の磁気センサ100は、差分構成をとるため、第1磁気抵抗素子11〜第4磁気抵抗素子14に入力する磁場の大きさが等しければ、X軸方向の一様な外乱磁場を抑制できる。さらに、磁気センサ100は、2重の差分構成をとるため、一様でない外乱磁場を検出する場合に、一様でない外乱磁場による誤差要素を抑制できる。   The magnetic sensor 100 of this example is a magnetic sensor that detects a magnetic field generated non-uniformly in the X-axis direction, and can suppress the offset component of the error element and detect the magnetic field generated non-uniformly with high accuracy. Further, since the magnetic sensor 100 of this example has a differential configuration, if the magnitudes of the magnetic fields input to the first magnetoresistive element 11 to the fourth magnetoresistive element 14 are equal, a uniform disturbance magnetic field in the X-axis direction is generated. Can be suppressed. Furthermore, since the magnetic sensor 100 has a double difference configuration, when detecting a non-uniform disturbance magnetic field, an error element due to the non-uniform disturbance magnetic field can be suppressed.

[実施例5]
図11は、実施例5に係る磁気センサ100の構成の一例を示す。本例の磁気センサ100は、磁気抵抗素子10として、第1磁気抵抗素子11、第2磁気抵抗素子12および第3磁気抵抗素子13を備える。
[Example 5]
FIG. 11 illustrates an example of a configuration of the magnetic sensor 100 according to the fifth embodiment. The magnetic sensor 100 of this example includes a first magnetoresistive element 11, a second magnetoresistive element 12, and a third magnetoresistive element 13 as the magnetoresistive element 10.

第3磁気抵抗素子13は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第3磁気抵抗素子13は、Y軸方向に延伸して形成される。本例の第3磁気抵抗素子13は、平面視で、中心軸c3に対称な形状を有する。第3磁気抵抗素子13は、XY平面上に形成される。また、第3磁気抵抗素子13は、X軸方向に感磁軸を有する。即ち、第3磁気抵抗素子13は、第1磁気抵抗素子11の感磁軸と平行な感磁軸を有する。   The resistance of the third magnetoresistive element 13 changes according to the input magnetic field. The third magnetoresistive element 13 is formed by extending in the Y-axis direction. The third magnetoresistive element 13 of this example has a shape symmetrical to the central axis c3 in plan view. The third magnetoresistive element 13 is formed on the XY plane. The third magnetoresistive element 13 has a magnetosensitive axis in the X-axis direction. That is, the third magnetoresistive element 13 has a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element 11.

第1磁気抵抗素子11の中心軸c1と第2磁気抵抗素子12の中心軸c2との間隔d1は、第2磁気抵抗素子12の中心軸c2と第3磁気抵抗素子13の中心軸c3との間隔d2と等しい。即ち、対称軸sは、中心軸c2と等しくなる。言い換えると、第1磁気抵抗素子11および第3磁気抵抗素子13は、第1平面51上で、対称軸sに対して、対称(即ち、d1=d2)となるように配置される。   The distance d1 between the central axis c1 of the first magnetoresistive element 11 and the central axis c2 of the second magnetoresistive element 12 is between the central axis c2 of the second magnetoresistive element 12 and the central axis c3 of the third magnetoresistive element 13. It is equal to the interval d2. That is, the symmetry axis s is equal to the central axis c2. In other words, the first magnetoresistive element 11 and the third magnetoresistive element 13 are arranged on the first plane 51 so as to be symmetric with respect to the symmetry axis s (that is, d1 = d2).

磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13に重なり、横切るように配置される。これにより、磁場発生装置20は、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13に対してY軸方向にバイアス磁場Bを与える。例えば、磁場発生装置20は、X軸方向に延伸するメタル配線が、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13に重なり、横切るように、第2平面52上に形成される。 The magnetic field generator 20 is disposed so as to overlap and cross the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13. Thus, the magnetic field generator 20 provides a bias magnetic field B V in the Y-axis direction with respect to the first magneto-resistive element 11 to the third magnetoresistance element 13. For example, the magnetic field generator 20 is formed on the second plane 52 so that the metal wiring extending in the X-axis direction overlaps and crosses the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13.

次に、本例の磁気センサ100に実施例4に係る第1電流導体31および第2電流導体32が設けられている場合について考える。第1電流導体31および第2電流導体32においてY軸の正側方向に電流が流れた場合、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13のそれぞれに、X軸方向の磁場B、B、Bが入力される。X軸方向の磁場B、B、Bは、一様でなく、例えば、B>B、B>Bである。第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13のそれぞれの抵抗値R、R、Rは、次式で示される。
(数式27)
=R01+ΔR・B
(数式28)
=R02+ΔR・B
(数式29)
=R03+ΔR・B
Next, a case where the first current conductor 31 and the second current conductor 32 according to the fourth embodiment are provided in the magnetic sensor 100 of this example will be considered. When a current flows in the positive direction of the Y-axis in the first current conductor 31 and the second current conductor 32, the magnetic field B 1 in the X-axis direction is applied to each of the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13. B 2 and B 3 are input. The magnetic fields B 1 , B 2 , B 3 in the X-axis direction are not uniform, for example, B 1 > B 2 , B 3 > B 2 . The respective resistance values R 1 , R 2 , R 3 of the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13 are represented by the following equations.
(Formula 27)
R 1 = R 01 + ΔR 1 · B 1
(Formula 28)
R 2 = R 02 + ΔR 2 · B 2
(Formula 29)
R 3 = R 03 + ΔR 3 · B 3

01、R02、R03は、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13の初期抵抗値を示す。ΔR、ΔR、ΔRは、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13の磁気感度を示す。B、B、Bは、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13に入力するX軸方向の磁場である。 R 01 , R 02 , and R 03 indicate initial resistance values of the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13. ΔR 1 , ΔR 2 , ΔR 3 indicate the magnetic sensitivities of the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13. B 1 , B 2 , and B 3 are magnetic fields in the X-axis direction that are input to the first magnetoresistance element 11 to the third magnetoresistance element 13.

(数式30)
−R=(ΔR−ΔR)+(R01−R02
(数式31)
−R=(ΔR−ΔR)+(R03−R02
(Formula 30)
R 1 −R 2 = (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (R 01 −R 02 )
(Formula 31)
R 3 −R 2 = (ΔR 3 B 3 −ΔR 2 B 2 ) + (R 03 −R 02 )

(ΔR−ΔR)は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の入力磁場による抵抗値の差分である。(R01−R02)は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のオフセットである。また、(ΔR−ΔR)は、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の入力磁場による抵抗値の差分である。(R03−R02)は、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12のオフセットである。 (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) is a difference in resistance value due to the input magnetic field of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. (R 01 -R 02 ) is an offset between the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12. Further, (ΔR 3 B 3 −ΔR 2 B 2 ) is a difference in resistance value due to the input magnetic field of the third magnetoresistive element 13 and the second magnetoresistive element 12. (R 03 -R 02 ) is an offset between the third magnetoresistive element 13 and the second magnetoresistive element 12.

本例の磁気センサ100は、後述の演算部を有し、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、の和を検出する。
(数式32)
(R−R)+(R−R
=[(ΔR−ΔR)+(ΔR−ΔR)]
+[(R01−R02)+(R03−R02)]
The magnetic sensor 100 of this example has a calculation unit described later, and the difference between the resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 and the third magnetoresistive element 13 and the second magnetoresistive element 12. The sum of the difference between the resistance values is detected.
(Formula 32)
(R 1 −R 2 ) + (R 3 −R 2 )
= [(ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (ΔR 3 B 3 −ΔR 2 B 2 )]
+ [(R 01 -R 02 ) + (R 03 -R 02 )]

[(R01−R02)+(R03−R02)]は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12のオフセットと、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12のオフセットと、の和のオフセットである。 [(R 01 −R 02 ) + (R 03 −R 02 )] is the offset of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12, and the third magnetoresistive element 13 and the second magnetoresistive element 12. This is the offset of the sum of the offset.

次に、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分の差分について考える。   Next, a difference in resistance value between the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12 and a difference in resistance difference between the third magnetoresistance element 13 and the second magnetoresistance element 12 will be considered.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分は、無バイアス状態において、次式で示される。
(数式33)
1N−R2N=(ΔR−ΔR)+(R01−R02
(ΔR−ΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(R01−R02)は、オフセットを示す。
The difference between the resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 is expressed by the following equation in the non-bias state.
(Formula 33)
R 1N −R 2N = (ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) + (R 01 −R 02 )
(ΔR 1 B 1 −ΔR 2 B 2 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field. (R 01 -R 02 ) indicates an offset.

第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分は、バイアス状態において、次式で示される。バイアス状態において、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の磁気感度は、無バイアス状態における磁気感度ΔR、ΔRに対してそれぞれa倍、a倍に変化する。また、バイアス状態における初期抵抗値は、無バイアス状態における第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値R01、R02に対してそれぞれb倍、b倍に変化する。
(数式34)
1B−R2B=(aΔR−aΔR)+(b01−b02
(aΔR−aΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(b01−b02)は、オフセットを示す。
The difference between the resistance values of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 is expressed by the following equation in the bias state. In bias state, the magnetic sensitivity of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12, the magnetic sensitivity [Delta] R 1 under no bias state, 1 × a respectively [Delta] R 2, changes twice a. The initial resistance value in the bias state changes to b 1 times and b 2 times the initial resistance values R 01 and R 02 of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12 in the non-bias state, respectively. .
(Formula 34)
R 1B −R 2B = (a 1 ΔR 1 B 1 −a 2 ΔR 2 B 2 ) + (b 1 R 01 −b 2 R 02 )
(A 1 ΔR 1 B 1 −a 2 ΔR 2 B 2 ) indicates a difference in resistance value due to an input magnetic field. (B 1 R 01 -b 2 R 02 ) indicates an offset.

また、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分は、無バイアス状態において、次式で示される。
(数式35)
3N−R2N=(ΔR−ΔR)+(R03−R02
(ΔR−ΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(R03−R02)は、オフセットを示す。
Further, the difference between the resistance values of the third magnetoresistive element 13 and the second magnetoresistive element 12 is expressed by the following equation in the non-bias state.
(Formula 35)
R 3N −R 2N = (ΔR 3 B 3 −ΔR 2 B 2 ) + (R 03 −R 02 )
(ΔR 3 B 3 −ΔR 2 B 2 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field. (R 03 -R 02 ) indicates an offset.

第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分は、バイアス状態において、次式で示される。バイアス状態において、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の磁気感度は、無バイアス状態における磁気感度ΔR、ΔRに対してそれぞれa倍、a倍に変化する。また、バイアス状態における初期抵抗値は、無バイアス状態における第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の初期抵抗値R03、R02に対してそれぞれb倍、b倍に変化する。
(数式36)
3B−R2B=(aΔR−aΔR)+(b03−b02
(aΔR−aΔR)は、入力磁場による抵抗値の差分を示す。(b03−b02)は、オフセットを示す。
The difference between the resistance values of the third magnetoresistive element 13 and the second magnetoresistive element 12 is expressed by the following equation in the bias state. In bias state, the magnetic sensitivity of the third magnetoresistance element 13 and the second magnetoresistance element 12, the magnetic sensitivity [Delta] R 3 under no bias state, three times a respectively [Delta] R 2, changes twice a. The initial resistance value in the bias state changes to b 3 times and b 2 times the initial resistance values R 03 and R 02 of the third magnetoresistive element 13 and the second magnetoresistive element 12 in the non-bias state, respectively. .
(Formula 36)
R 3B −R 2B = (a 3 ΔR 3 B 3 −a 2 ΔR 2 B 2 ) + (b 3 R 03 −b 2 R 02 )
(A 3 ΔR 3 B 3 −a 2 ΔR 2 B 2 ) indicates a difference in resistance value due to the input magnetic field. (B 3 R 03 -b 2 R 02 ) indicates an offset.

本例の磁気センサ100は、実施例1と同様に、無バイアス状態とバイアス状態とで、磁気抵抗素子の初期抵抗値がほぼ変動しないという特性を利用して、オフセットを除去できる。第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、第3磁気抵抗素子13および第2磁気抵抗素子12の抵抗値の差分と、の和は、次式で示される。
(数式37)
[(R1N−R2N)−(R1B−R2B)]+[(R3N−R2N)−(R3B−R2B)]
=[(1−a)ΔR−(1−a)ΔR
+[(1−a)ΔR−(1−a)ΔR
したがって、磁気センサ100は、3つの磁気抵抗素子のオフセットをキャンセルすることができ、入力するX軸方向の磁場に反応する抵抗成分のみが残る。このように、オフセットを除去することにより、磁気センサ100の検出精度が向上する。
As in the first embodiment, the magnetic sensor 100 of this example can remove the offset by utilizing the characteristic that the initial resistance value of the magnetoresistive element does not substantially vary between the non-bias state and the bias state. The sum of the difference between the resistance values of the first magnetoresistance element 11 and the second magnetoresistance element 12 and the difference between the resistance values of the third magnetoresistance element 13 and the second magnetoresistance element 12 is expressed by the following equation.
(Formula 37)
[(R 1N -R 2N) - (R 1B -R 2B)] + [(R 3N -R 2N) - (R 3B -R 2B)]
= [(1-a 1 ) ΔR 1 B 1- (1-a 2 ) ΔR 2 B 2 ]
+ [(1-a 3 ) ΔR 3 B 3- (1-a 2 ) ΔR 2 B 2 ]
Therefore, the magnetic sensor 100 can cancel the offset of the three magnetoresistive elements, and only the resistance component that reacts to the input magnetic field in the X-axis direction remains. Thus, the detection accuracy of the magnetic sensor 100 is improved by removing the offset.

さらに、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13は、X軸方向に同じ磁気感度ΔRを有することが好ましく、ΔR=ΔR=ΔR=ΔRとなる。また、同一チップ基板上に形成されれば、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13の特性がほぼ揃うことになるので、a=a=a=aとなって、(数37)式は次式で示される。
(数式38)
[(R1N−R2N)−(R1B−R2B)]+[(R3N−R2N)−(R3B−R2B)]
=(1−a)ΔR[(B−B)+(B−B)]
Furthermore, the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13 preferably have the same magnetic sensitivity ΔR in the X-axis direction, and ΔR 1 = ΔR 2 = ΔR 3 = ΔR. Further, if they are formed on the same chip substrate, the characteristics of the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13 are substantially uniform, so a 1 = a 2 = a 3 = a, Expression 37) is expressed by the following expression.
(Formula 38)
[(R 1N -R 2N) - (R 1B -R 2B)] + [(R 3N -R 2N) - (R 3B -R 2B)]
= (1-a) ΔR [(B 1 −B 2 ) + (B 3 −B 2 )]

本例の磁気センサ100は、X軸方向に不均一に生じた磁場を検出する磁気センサであって、誤差要素のオフセット成分を抑制して、高い精度で不均一に生じた磁場を検出できる。また、本例の磁気センサ100は、差分構成をとるため、第1磁気抵抗素子11〜第3磁気抵抗素子13に入力する磁場の大きさが等しければ、X軸方向の一様な外乱磁場を抑制できる。さらに、磁気センサ100は、2重の差分構成をとるため、一様でない外乱磁場を検出する場合に、一様でない外乱磁場による誤差要素を抑制できる。   The magnetic sensor 100 of this example is a magnetic sensor that detects a magnetic field generated non-uniformly in the X-axis direction, and can suppress the offset component of the error element and detect the magnetic field generated non-uniformly with high accuracy. In addition, since the magnetic sensor 100 of this example has a differential configuration, if the magnitudes of the magnetic fields input to the first magnetoresistive element 11 to the third magnetoresistive element 13 are equal, a uniform disturbance magnetic field in the X-axis direction is generated. Can be suppressed. Furthermore, since the magnetic sensor 100 has a double difference configuration, when detecting a non-uniform disturbance magnetic field, an error element due to the non-uniform disturbance magnetic field can be suppressed.

また、本例の磁気センサ100は、3つの磁気抵抗素子を備える。そのため、本例の磁気センサ100は、4つの磁気抵抗素子を用いる場合よりも、磁気抵抗素子間のミスマッチを低減できる。   The magnetic sensor 100 of this example includes three magnetoresistive elements. Therefore, the magnetic sensor 100 of this example can reduce the mismatch between the magnetoresistive elements as compared with the case of using four magnetoresistive elements.

図12は、制御システム300の構成の一例を示す。本例の制御システム300は、磁気センサ100および制御装置200を備える。制御装置200は、演算部210、電流発生回路220、電流源241および電流源242を有する。   FIG. 12 shows an exemplary configuration of the control system 300. The control system 300 of this example includes a magnetic sensor 100 and a control device 200. The control device 200 includes a calculation unit 210, a current generation circuit 220, a current source 241 and a current source 242.

電流源241は、一端が第1磁気抵抗素子11に接続され、他端が電気的に1点に結合され第1電位231が与えられる。第1磁気抵抗素子11の他端は、電気的に1点に結合され第2電位232が与えられる。   One end of the current source 241 is connected to the first magnetoresistive element 11, and the other end is electrically coupled to one point to receive the first potential 231. The other end of the first magnetoresistive element 11 is electrically coupled to one point and given a second potential 232.

電流源242は、一端が第2磁気抵抗素子12に接続され、他端が電気的に1点に結合され第1電位231が与えられる。第2磁気抵抗素子12の他端は、電気的に1点に結合され第2電位232が与えられる。一例において、第1電位231は電源装置の電源電位VDDであり、第2電位232はグランド電位GNDである。但し、第1電位231および第2電位232は、これに限定されるものではない。   One end of the current source 242 is connected to the second magnetoresistive element 12, and the other end is electrically coupled to one point, and a first potential 231 is applied. The other end of the second magnetoresistive element 12 is electrically coupled to one point and given a second potential 232. In one example, the first potential 231 is the power supply potential VDD of the power supply device, and the second potential 232 is the ground potential GND. However, the first potential 231 and the second potential 232 are not limited to this.

演算部210は、磁気センサ100の出力信号に基づいて、磁気信号を算出する。一例において、演算部210は、無バイアス状態における磁気センサ100の測定値と、バイアス状態における磁気センサ100の測定値との差分を算出する。また、演算部210は、第1磁気抵抗素子11の出力信号と、第2磁気抵抗素子12の出力信号との差分を算出する。例えば、演算部210は、第1磁気抵抗素子11および第2磁気抵抗素子12の出力信号に基づく演算として、本明細書の実施例で示された演算を実行する。   The calculation unit 210 calculates a magnetic signal based on the output signal of the magnetic sensor 100. In one example, the calculation unit 210 calculates the difference between the measured value of the magnetic sensor 100 in the non-biased state and the measured value of the magnetic sensor 100 in the biased state. In addition, the calculation unit 210 calculates a difference between the output signal of the first magnetoresistance element 11 and the output signal of the second magnetoresistance element 12. For example, the calculation unit 210 performs the calculation shown in the example of the present specification as the calculation based on the output signals of the first magnetoresistive element 11 and the second magnetoresistive element 12.

電流発生回路220は、任意のタイミングにおいて、磁場発生装置20を駆動するための電流を発生する。一例において、電流発生回路220は、磁場発生装置20に電流を供給しているか否かを示す情報を演算部210に出力する。これにより、演算部210は、磁気センサ100の出力信号が、無バイアス状態での出力信号であるのか、バイアス状態での出力信号であるのかを判断できる。   The current generation circuit 220 generates a current for driving the magnetic field generator 20 at an arbitrary timing. In one example, the current generation circuit 220 outputs information indicating whether or not a current is supplied to the magnetic field generation device 20 to the calculation unit 210. Thereby, the arithmetic part 210 can determine whether the output signal of the magnetic sensor 100 is an output signal in a no-bias state or an output signal in a bias state.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The execution order of each process such as operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the specification, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10・・・磁気抵抗素子、11・・・第1磁気抵抗素子、12・・・第2磁気抵抗素子、13・・・第3磁気抵抗素子、14・・・第4磁気抵抗素子、20・・・磁場発生装置、31・・・第1電流導体、32・・・第2電流導体、40・・・基板、42・・・絶縁層、50・・・基板平面、51・・・第1平面、52・・・第2平面、100・・・磁気センサ、200・・・制御装置、210・・・演算部、220・・・電流発生回路、231・・・第1電位、232・・・第2電位、241・・・電流源、242・・・電流源、300・・・制御システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Magnetoresistive element, 11 ... 1st magnetoresistive element, 12 ... 2nd magnetoresistive element, 13 ... 3rd magnetoresistive element, 14 ... 4th magnetoresistive element, .. Magnetic field generator, 31 ... first current conductor, 32 ... second current conductor, 40 ... substrate, 42 ... insulating layer, 50 ... substrate plane, 51 ... first Planar, 52... Second plane, 100... Magnetic sensor, 200... Control device, 210... Calculation unit, 220 ... Current generation circuit, 231 ... First potential, 232. Second potential, 241 ... current source, 242 ... current source, 300 ... control system

Claims (21)

第1磁気抵抗素子と、
バイアス磁場を発生し、前記バイアス磁場を前記第1磁気抵抗素子に印加することにより、前記第1磁気抵抗素子の状態を、予め定められた磁気感度を有する第1状態から、前記第1状態と磁気感度の異なる第2状態に変更する磁場発生装置と
を備える磁気センサ。
A first magnetoresistive element;
By generating a bias magnetic field and applying the bias magnetic field to the first magnetoresistive element, the state of the first magnetoresistive element is changed from a first state having a predetermined magnetic sensitivity to the first state. A magnetic sensor comprising: a magnetic field generator that changes to a second state having different magnetic sensitivities.
前記第1状態における前記第1磁気抵抗素子の磁気感度は、前記第2状態における前記第1磁気抵抗素子の磁気感度よりも大きい
請求項1に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to claim 1, wherein magnetic sensitivity of the first magnetoresistive element in the first state is greater than magnetic sensitivity of the first magnetoresistive element in the second state.
前記第1状態における前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値は、前記第2状態における前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値と等しい
請求項2に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to claim 2, wherein an initial resistance value of the first magnetoresistance element in the first state is equal to an initial resistance value of the first magnetoresistance element in the second state.
前記磁場発生装置は、前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と異なる方向の成分を少なくとも含む前記バイアス磁場を発生する
請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic field generation device generates the bias magnetic field including at least a component in a direction different from a magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element.
前記磁場発生装置は、前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と垂直な成分を少なくとも含む前記バイアス磁場を発生する
請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic field generation device generates the bias magnetic field including at least a component perpendicular to a magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element.
前記磁場発生装置は、前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と垂直な前記バイアス磁場を発生する
請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic field generation device generates the bias magnetic field perpendicular to a magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element.
前記磁場発生装置は、前記第1状態において前記バイアス磁場を発生させず、前記第2状態において前記バイアス磁場を発生させる
請求項1から6のいずれか一項に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic field generation device does not generate the bias magnetic field in the first state and generates the bias magnetic field in the second state.
前記第1状態と前記第2状態における前記第1磁気抵抗素子の出力信号の差分を算出する演算部を更に備える
請求項1から7のいずれか一項に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to claim 1, further comprising an arithmetic unit that calculates a difference between output signals of the first magnetoresistive element in the first state and the second state.
前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第2磁気抵抗素子を更に備え、
前記磁場発生装置は、前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子のそれぞれに前記バイアス磁場を印加する
請求項1から7のいずれか一項に記載の磁気センサ。
A second magnetoresistive element having a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element;
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic field generator applies the bias magnetic field to each of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element.
前記磁場発生装置は、前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子に、同一強度の前記バイアス磁場を印加する
請求項9に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to claim 9, wherein the magnetic field generator applies the bias magnetic field having the same intensity to the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element.
前記磁場発生装置は、前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と平行に延伸して形成されている
請求項1から10のいずれか一項に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the magnetic field generator is formed to extend in parallel with a magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element.
前記第1状態における前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子の出力信号の差分と、前記第2状態における前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子の出力信号の差分と、の差分を算出する演算部を更に備える
請求項9又は10に記載の磁気センサ。
A difference between output signals of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element in the first state; a difference between output signals of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element in the second state; The magnetic sensor according to claim 9, further comprising a calculation unit that calculates a difference between the two.
前記第1状態における前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値と、前記第2状態における前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値との差分は、前記第1状態における前記第2磁気抵抗素子の初期抵抗値と、前記第2状態における前記第2磁気抵抗素子の初期抵抗値との差分と等しい
請求項9又は10に記載の磁気センサ。
The difference between the initial resistance value of the first magnetoresistive element in the first state and the initial resistance value of the first magnetoresistive element in the second state is the initial value of the second magnetoresistive element in the first state. The magnetic sensor according to claim 9 or 10, wherein a difference between a resistance value and an initial resistance value of the second magnetoresistance element in the second state is equal.
前記第1状態における前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値と、前記第1状態における前記第2磁気抵抗素子の初期抵抗値との差分は、前記第2状態における前記第1磁気抵抗素子の初期抵抗値と、前記第2状態における前記第2磁気抵抗素子の初期抵抗値との差分と等しい
請求項9又は10に記載の磁気センサ。
The difference between the initial resistance value of the first magnetoresistive element in the first state and the initial resistance value of the second magnetoresistive element in the first state is the initial value of the first magnetoresistive element in the second state. The magnetic sensor according to claim 9 or 10, wherein a difference between a resistance value and an initial resistance value of the second magnetoresistance element in the second state is equal.
前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第2磁気抵抗素子と、
前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第3磁気抵抗素子と
を更に備え、
前記第1磁気抵抗素子の中心軸と前記第2磁気抵抗素子の中心軸との間隔は、前記第2磁気抵抗素子の中心軸と前記第3磁気抵抗素子の中心軸との間隔と等しい
請求項1から7のいずれか一項に記載の磁気センサ。
A second magnetoresistive element having a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element;
A third magnetoresistive element having a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element;
The distance between the central axis of the first magnetoresistive element and the central axis of the second magnetoresistive element is equal to the distance between the central axis of the second magnetoresistive element and the central axis of the third magnetoresistive element. The magnetic sensor according to any one of 1 to 7.
前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子の出力信号の差分と、前記第2磁気抵抗素子および前記第3磁気抵抗素子の出力信号の差分と、の差分を算出する演算部を更に備える
請求項15に記載の磁気センサ。
An arithmetic unit is further provided for calculating a difference between a difference between output signals of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element and a difference between output signals of the second magnetoresistive element and the third magnetoresistive element. The magnetic sensor according to claim 15.
前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第2磁気抵抗素子と、
前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第3磁気抵抗素子と、
前記第1磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第4磁気抵抗素子と
を更に備え、
前記第1磁気抵抗素子の中心軸と前記第2磁気抵抗素子の中心軸との間隔は、前記第3磁気抵抗素子の中心軸と前記第4磁気抵抗素子の中心軸との間隔と等しい
請求項1から7のいずれか一項に記載の磁気センサ。
A second magnetoresistive element having a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element;
A third magnetoresistive element having a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element;
A fourth magnetoresistive element having a magnetosensitive axis parallel to the magnetosensitive axis of the first magnetoresistive element,
The distance between the central axis of the first magnetoresistive element and the central axis of the second magnetoresistive element is equal to the distance between the central axis of the third magnetoresistive element and the central axis of the fourth magnetoresistive element. The magnetic sensor according to any one of 1 to 7.
前記第1磁気抵抗素子および前記第3磁気抵抗素子は、予め定められた対称軸を挟んで対称に配置され、
前記第2磁気抵抗素子および前記第4磁気抵抗素子は、前記対称軸を挟んで対称に配置される
請求項17に記載の磁気センサ。
The first magnetoresistive element and the third magnetoresistive element are arranged symmetrically across a predetermined axis of symmetry,
The magnetic sensor according to claim 17, wherein the second magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element are arranged symmetrically with respect to the symmetry axis.
前記第1磁気抵抗素子は、前記第3磁気抵抗素子および前記第4磁気抵抗素子に挟まれて形成され、
前記第3磁気抵抗素子は、前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子に挟まれて形成される
請求項18に記載の磁気センサ。
The first magnetoresistive element is formed between the third magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element,
The magnetic sensor according to claim 18, wherein the third magnetoresistive element is formed between the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element.
前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子は、前記第3磁気抵抗素子および前記第4磁気抵抗素子と前記対称軸を挟んだ反対側に形成される
請求項18に記載の磁気センサ。
The magnetic sensor according to claim 18, wherein the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element are formed on opposite sides of the third magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element with the axis of symmetry interposed therebetween.
前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子の出力信号の差分と、前記第3磁気抵抗素子および前記第4磁気抵抗素子の出力信号の差分と、の差分を算出する演算部を更に備える
請求項17から20のいずれか一項に記載の磁気センサ。
An arithmetic unit is further provided for calculating a difference between a difference between output signals of the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element and a difference between output signals of the third magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element. The magnetic sensor as described in any one of Claims 17-20.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111868541A (en) * 2018-05-18 2020-10-30 株式会社东海理化电机制作所 Magnetic sensor device
JP2021148576A (en) * 2020-03-18 2021-09-27 Tdk株式会社 Magnetic field detector and current detector
JP2022153457A (en) * 2020-03-18 2022-10-12 Tdk株式会社 Magnetic field detection device and current detection device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111868541A (en) * 2018-05-18 2020-10-30 株式会社东海理化电机制作所 Magnetic sensor device
CN111868541B (en) * 2018-05-18 2023-03-31 株式会社东海理化电机制作所 Magnetic sensor device
JP2021148576A (en) * 2020-03-18 2021-09-27 Tdk株式会社 Magnetic field detector and current detector
JP7106591B2 (en) 2020-03-18 2022-07-26 Tdk株式会社 Magnetic field detector and current detector
JP2022153457A (en) * 2020-03-18 2022-10-12 Tdk株式会社 Magnetic field detection device and current detection device
JP7327597B2 (en) 2020-03-18 2023-08-16 Tdk株式会社 Magnetic field detector and current detector

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