JP2586577B2 - 磁気抵抗素子 - Google Patents

磁気抵抗素子

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JP2586577B2 JP63131925A JP13192588A JP2586577B2 JP 2586577 B2 JP2586577 B2 JP 2586577B2 JP 63131925 A JP63131925 A JP 63131925A JP 13192588 A JP13192588 A JP 13192588A JP 2586577 B2 JP2586577 B2 JP 2586577B2
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 外部磁界の強さを検出する磁気抵抗素子の構成に関
し、 外部磁界の検出性能および精度の向上を目的とし、 所定方向にバイアス電流またはバイアス磁界を付与し
た磁気抵抗が外部磁界によって変化する第1の磁気検出
パターンと、該第1の磁気検出パターンとは異なる方向
にバイアス電流またはバイアス磁界を付与した磁気抵抗
が外部磁界によって変化する第2の磁気検出パターンと
を少なくとも具え、 該第1の磁気検出パターンに沿って、該第2の磁気検
出パターンを配設し、 該第1の磁気検出パターンの一端を該第2の磁気検出
パターンの一端に接続し、 該第1の磁気検出パターンの他端と該第2の磁気検出
パターンの他端を入力端子とし、該第1の磁気検出パタ
ーンの一端と該第2の磁気検出パターンの一端の接続部
を出力端子としてなることを特徴とし構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は外部磁界の強さを検出する磁気抵抗素子の構
成、特に磁界検出性能を向上させた新規構成に関する。
磁界検出素子にはコイルによる誘導磁界を検出するも
の、半導体のホール効果を利用したもの、半導体の磁気
抵抗を利用したもの、強磁性体の磁気抵抗を利用したも
のがあり、本発明は強磁性体または半導体の磁気抵抗を
利用した磁気抵抗素子を、従来より高性能にしたもので
ある。
〔従来の技術〕
第6図は磁気抵抗素子の回路図であり、第6図(イ)
の磁気抵抗素子1は磁気検出パターン2と3を接続した
ハーフブリッジ構成、第6図(ロ)の磁気抵抗素子4は
磁気検出パターン5〜8を接続したフルブリッジ構成で
ある。
第6図(イ)において、例えば強磁性体の磁気抵抗を
利用したバーバーポール型磁気抵抗素子1は、入力端子
10aと10bに適当なバイアス電流を印加し、出力端子9よ
り外部磁界Hexの強さ情報を出力する。かかる磁気抵抗
素子1において、所謂バーバーポール状の導電層を有す
る磁気検出パターン2と3は、磁気検出パターン2のバ
イアス電流i1の方向と、磁気検出パターン3のバイアス
電流i2の方向とが、一般的に90゜異なるように構成して
なる。
第6図(ロ)において、例えば強磁性体の磁気抵抗を
利用したバーバーポール型磁気抵抗素子4は、入力端子
10aと10bに適当なバイアス電流を印加し、出力端子9aと
9bより外部磁界Hexの強さ情報を出力する。かかる磁気
抵抗素子4において、磁気検出パターン5と6のバイア
ス電流i1の方向と、磁気検出パターン7と8のバイアス
電流i2の方向とは、一般的に90゜異なるように構成して
なる。
上記従来の磁気抵抗素子1および4において、基板上
に形成された磁気検出パターン2と3および5〜8は、
隣合わせに配設する構成であった。
第7図はフルブリッジ構成にした従来の磁気抵抗素子
の磁気検出パターンを示す模式平面図であり、磁気抵抗
素子4において、それぞれがつづら折り状に形成し入力
端子10a,10bを介してバイアス電流iを流し、外部磁界H
exによって磁気抵抗が変化する各磁気検出パターン5〜
8は、磁気検出パターン5の右隣位置に磁気検出パター
ン7を配設し、磁気検出パターン5の下方位置に磁気検
出パターン8を配設し、磁気検出パターン8の右隣位置
に磁気検出パターン6を配設する。
第8図は磁石が発生する外部磁界の特性図であり、磁
石が発生する外部磁界Hexの強さは、磁石からの距離に
よって第8図に示す如く低減し、外部磁界Hexの強さを
磁気抵抗の変化で検出する磁気抵抗素子の磁気検出部幅
をWとしたとき、該素子の出力は、第8図の特性Aに重
なる幅Wの平均値となる。
なお、半導体の磁気抵抗を利用した磁気抵抗素子は、
厚さ方向に±のバイアス磁界を形成せしめた磁気検出パ
ターン2と3および5〜8を、強磁性体の磁気抵抗を利
用したそれらと同様に配設し構成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上説明したように、ハーフブリッジまたはフルブリ
ッジに構成した従来の磁気抵抗素子は、バイアス電流ま
たはバイアス磁界の方向が異なる磁気検出パターンを隣
合わせに形成しているため、例えば第6図(イ)の磁気
抵抗素子1では、磁気検出パターン2と3に印加される
外部磁界Hexの強さに差が生じ、出力が不均一になると
いう問題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明によるハーフブリッジ構成の磁気抵抗
素子を示す基本構成図である。
第1図において磁気抵抗素子11は、所定方向にバイア
ス電流またはバイアス磁界を付与した磁気抵抗が外部磁
界Hexによって変化する第1の磁気検出パターン12と、
第1の磁気検出パターン12とは異なる方向にバイアス電
流またはバイアス磁界を付与した磁気抵抗が外部磁界He
xによって変化する第2の磁気検出パターン13とを少な
くとも具え、 第1の磁気検出パターン12に沿って、第2の磁気検出
パターン13を配設し、 第1の磁気検出パターン12の一端を第2の磁気検出パ
ターン13の一端に接続し、 第1の磁気検出パターン12の他端を入力端子15とし、
第2の磁気検出パターン13の他端を入力端子16とし、第
1の磁気検出パターン12の一端と第2の磁気検出パター
ン13の一端の接続部を出力端子14としてなることを特徴
とする。
なお、第1図において磁気検出パターン12と13の一端
の接続部には出力端子14を接続し、磁気検出パターン12
および13の他端のそれぞれには、入力端子15,16が接続
してなる。
〔作用〕
上記手段によれば、第1の磁気検出パターンに沿っ
て、バイアス電流またはバイアス磁界の方向が該第1の
磁気検出パターンのそれと異なる第2の磁気検出パター
ンを配設し、第1の磁気検出パターンの一端を第2の磁
気検出パターンの一端に接続して磁気抵抗素子を構成し
たことにより、第1の磁気検出パターンに印加される外
部磁界と、第2の磁気検出パターンとに印加される外部
磁界とは同一となる。
従って、本発明による磁気抵抗素子の出力は外部磁界
の特性(磁界の強さ分布特性)に対し、従来の磁気抵抗
素子より性能および精度が向上されるようになる。
〔実施例〕
以下に、図面を用いて本発明による磁気抵抗素子を説
明する。
第2図はハーフブリッジ構成にした本発明の一実施例
によるバーバーポール型磁気抵抗素子の磁気検出パター
ンを示す模式平面図である。
第2図において、磁気抵抗素子11はシリコン等にてな
る基板上に絶縁層を被着し、該絶縁層の上に磁気検出パ
ターン12,13等を形成してなる。図の上下方向に長さを
有する複数本(図は6本)の磁気検出パターン12および
13はそれぞれつづら折り形状に接続し、磁気検出パター
ン12の一方の接続端と、磁気検出パターン13の一方の接
続端とを接続した部分には出力端子14を形成し、磁気検
出パターン12の他方の接続端に入力端子15を形成し、磁
気検出パターン13の他方の接続端に入力端子16を形成し
てなる。
一体に形成した磁気検出パターン12,13および端子14,
15,16等は、パーマロイ等の強磁性体層に金等の導体層
を積層してなり、磁気検出パターン12および13では強磁
性体層の一部12aまたは13aが、一定間隔で傾斜する縞状
に表呈する。ただし、表呈部12aと13aは傾斜方向が逆向
きであり、磁気検出パターン12の導体層12bに流れるバ
イアス電流i1と、磁気検出パターン13の導体層13bに流
れるバイアス電流i2とでは、図中に矢印で示す如く、流
れ方向が例えば90゜異なるようになる。
かかる磁気抵抗素子11は、入力端子15,16を介して磁
気検出パターン12,13に所定のバイアス電流i1,i2を印加
すると、磁気検出パターン12,13は磁気検出パターン12
および13の長さ方向とは垂直の外部磁界Hexを増幅し、
出力端子14より外部磁界Hexの強さ情報が高精度に検出
される。
第3図はフルブリッジ構成にした本発明の他の実施例
によるバーバーポール型磁気抵抗素子の磁気検出パター
ンを示す模式平面図であり、シリコン等にてなる基板上
に絶縁層を被着し、該絶縁層の上に形成した複数本(図
は8本)の磁気検出パターン22,23,24および25は、それ
ぞれをつづら折り形状に接続し、磁気検出パターン22の
一方の接続端と、磁気検出パターン22に沿って形成した
磁気検出パターン24の一方の接続端とを入力端子26に接
続し、磁気検出パターン22に対向する磁気検出パターン
23の一方の接続端と、磁気検出パターン23に沿って形成
した磁気検出パターン25の一方の接続端とを入力端子27
に接続し、磁気検出パターン22の他方の接続端と磁気検
出パターン23の他方の接続端とを出力端子28に接続し、
磁気検出パターン24の他方の接続端と磁気検出パターン
25の他方の接続端とを出力端子29に接続してなる。
一体に形成した磁気検出パターン22〜25および端子26
〜29等は、パーマロイ等の強磁性体層に金等の導体層を
積層してなり、磁気検出パターン22〜25は磁気検出パタ
ーン12および13と同様に、強磁性体層の一部が縞状に形
成した導体層によって一定間隔の傾斜縞状に表呈する。
ただし、バイアス電流の流れ方向を決定する該縞状導体
層(強磁性体層の表呈部)は、磁気検出パターン22と25
に流れるバイアス電流i1と、磁気検出パターン23と24に
流れるバイアス電流i2とでは、流れ方向が例えば90゜異
なるように形成してなる。
かかる磁気抵抗素子21は、入力端子26,27を介して磁
気検出パターン22〜25に所定のバイアス電流i1,i2を印
加すると、磁気検出パターン22〜25は磁気検出パターン
22〜25の長さ方向とは垂直の外部磁界Hexを増幅し、出
力端子28,29より外部磁界Hexの強さ情報が高精度に検出
される。
第4図はフルブリッジ構成にした本発明のさらに他の
実施例によるバーバーポール型磁気抵抗素子の磁気検出
パターンを示す模式平面図である。
第3図と共通部分に同一符号を使用した第4図におい
て、磁気抵抗素子31はシリコン等にてなる基板上に絶縁
層を被着し、該絶縁層の上に形成した複数本(図は6
本)の磁気検出パターン22,23,24および25は、それぞれ
をつづら折り形状に接続し、磁気検出パターン22の一方
の接続端と、磁気検出パターン22の外側に沿って形成し
た磁気検出パターン24の一方の接続端とを入力端子26に
接続し、磁気検出パターン22の内側に沿って形成した磁
気検出パターン23の一方の接続端と、磁気検出パターン
23の内側に沿って形成した磁気検出パターン25の一方の
接続端とを入力端子27に接続し、磁気検出パターン22の
他方の接続端と磁気検出パターン23の他方の接続端とを
出力端子28に接続し、磁気検出パターン24の他方の接続
端と磁気検出パターン25の他方の接続端とを出力端子29
に接続してなる。
かかる磁気抵抗素子31は前述の磁気抵抗素子21と同様
に、入力端子26,27を介して磁気検出パターン22〜25に
所定のバイアス電流i1,i2を印加すると、磁気検出パタ
ーン22〜25は磁気検出パターン22〜25の長さ方向とは垂
直の外部磁界Hexを増幅し、出力端子28,29より外部磁界
Hexの強さ情報が高精度に検出される。
なお、前記実施例は強磁性体の磁気抵抗を利用した磁
気抵抗素子であるが、本発明はかかる実施例に限定され
ず、磁気検出パターンの厚さ方向にバイアス磁界を付加
した半導体の磁気抵抗を利用した磁気抵抗素子につい
て、同様に構成し同等の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明による磁気抵抗素子は、バ
イアス電流またはバイアス磁界の異なる一対の磁気検出
パターンを具え、一方の磁気検出パターンに沿って他方
の磁気検出パターンを形成したことにより、双方の磁気
検出パターンには同じ外部磁界が付与されるようにな
り、出力の均一化を実現し、さらに従来のものと同一大
きさの磁気検出領域を有する磁気抵抗素子は、出力が増
大するようになる。
第5図は本発明による磁気抵抗素子の出力特性を示す
図であり、同じ広さの領域に磁気検出パターンを形成し
た本発明の磁気抵抗素子と従来の磁気抵抗素子とを比較
すると、図中に実線で示す如く本発明による磁気抵抗素
子の出力特性Bは、図中に破線で示す従来の磁気抵抗素
子の出力特性Cより、約2倍程度の高出力になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成図、 第2図は本発明の一実施例による磁気抵抗素子、 第3図は本発明の他の実施例による磁気抵抗素子、 第4図は本発明のさらに他の実施例による磁気抵抗素
子、 第5図は本発明による磁気抵抗素子の出力特性図、 第6図は磁気抵抗素子の回路図、 第7図は従来の磁気抵抗素子、 第8図は磁石が発生する外部磁界の特性図、 である。 図中において、 11,21,31は磁気抵抗素子、 12,22,25は第1の磁気検出パターン、 13,23,24第2の磁気検出パターン、 i1,i2はバイアス電流、 Hexは外部磁界、 を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 みち子 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−124410(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定方向にバイアス電流またはバイアス磁
    界を付与した磁気抵抗が外部磁界によって変化する第1
    の磁気検出パターンと、該第1の磁気検出パターンとは
    異なる方向にバイアス電流またはバイアス磁界を付与し
    た磁気抵抗が外部磁界によって変化する第2の磁気検出
    パターンとを少なくとも具え、 該第1の磁気検出パターンに沿って、該第2の磁気検出
    パターンを配設し、 該第1の磁気検出パターンの一端を該第2の磁気検出パ
    ターンの一端に接続し、 該第1の磁気検出パターンの他端と該第2の磁気検出パ
    ターンの他端を入力端子とし、該第1の磁気検出パター
    ンの一端と該第2の磁気検出パターンの一端の接続部を
    出力端子としてなること、 を特徴とする磁気抵抗素子。
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