JP3494947B2 - MI element control device - Google Patents

MI element control device

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JP3494947B2 JP2000069808A JP2000069808A JP3494947B2 JP 3494947 B2 JP3494947 B2 JP 3494947B2 JP 2000069808 A JP2000069808 A JP 2000069808A JP 2000069808 A JP2000069808 A JP 2000069808A JP 3494947 B2 JP3494947 B2 JP 3494947B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、MI素子の制御装
置に関するものであり、特に高感度で広範囲に渡って検
出磁界を得られる磁気インピーダンス素子の制御装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an MI element, and more particularly to a control device for a magneto-impedance element capable of obtaining a detected magnetic field over a wide range with high sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年小型・低コストで高感度・高速応答
の磁気センサの要求がますます大きくなっている。それ
にともない、微弱な外部磁界を感度良く検出できるMI
素子が必要となってきている。また、非破壊検査や紙幣
検査に用いることができる高感度センサの需要も大きく
なっている。更に、自動車用の電流センサ等として高感
度でかつ広範囲の検出磁界に渡って感知できる電流セン
サの需要が多くなっている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for a magnetic sensor that is small in size, low in cost, high in sensitivity and fast in response. Along with that, MI that can detect a weak external magnetic field with high sensitivity
Elements are needed. In addition, there is an increasing demand for high-sensitivity sensors that can be used for nondestructive inspection and bill inspection. Further, there is an increasing demand for a current sensor having high sensitivity and capable of sensing over a wide detection magnetic field as a current sensor for automobiles.

【0003】ここで、簡単にMI効果について説明す
る。MI効果とは、高透磁性磁性体に表皮効果を生じさ
せるような数MHz以上の高周波電流または、パルス電
流を通電すると、そのインピ−ダンスの大きさが外部磁
界によって大きく変化する電磁気現象である。この現象
を利用した高感度のMI素子は、1993年に名古屋大
学の毛利教授により提案されている。このMI効果を利
用したMI素子は、下記に示すアモルファス磁性ワイヤ
型であり、FeCoSiBのアモルファス磁性ワイヤ
に、MHzオ−ダ−の高周波電流を通電した場合、誘起
電圧の振幅だけでなくワイヤ両端間の振幅がワイヤ長さ
方向の外部磁界Hexによって著しい変化を示す。これ
は、Hexによってワイヤ内部のインダクタンスの他に
表皮効果によるオ−ミック抵抗も同時に変化するためで
ある。このMI効果も零磁歪または負磁歪のアモルファ
スワイヤを用いると数十μm径、1〜2mm長の微少寸
法の試料でも顕著に現われ、しかも励磁用や検出用のコ
イルは、全く不要である。また、MI効果ではオ−ミッ
ク電圧を相殺するための回路を必要としない為センサ構
成が簡素化でき、励磁周波数も数百MHzまで可能であ
るため高周波デバイスが構成できる。
Here, the MI effect will be briefly described. The MI effect is an electromagnetic phenomenon in which, when a high-frequency current of several MHz or more or a pulse current that causes a skin effect on a high-permeability magnetic material is applied, the magnitude of its impedance changes greatly due to an external magnetic field. . A highly sensitive MI element utilizing this phenomenon was proposed by Professor Mohri of Nagoya University in 1993. The MI element utilizing this MI effect is of the amorphous magnetic wire type shown below. When a high frequency current of MHz order is passed through an amorphous magnetic wire of FeCoSiB, not only the amplitude of the induced voltage but also the wire end Shows a significant change due to the external magnetic field Hex in the wire length direction. This is because Hex changes not only the inductance inside the wire but also the ohmic resistance due to the skin effect. This MI effect also appears remarkably in a sample with a small size of several tens of μm in diameter and 1 to 2 mm long when an amorphous wire of zero magnetostriction or negative magnetostriction is used, and an excitation or detection coil is completely unnecessary. Further, the MI effect does not require a circuit for canceling the ohmic voltage, so that the sensor structure can be simplified and the exciting frequency can be up to several hundred MHz, so that a high frequency device can be formed.

【0004】その特徴として 通電により円周方向(閉磁路)磁束変化を用いるの
で励磁による反磁界がなく、ヘッドがマイクロ寸法とな
るばかりでなく、励磁による磁束を外部に発生させるこ
とがない。 励磁および検出のためのコイルが不要であり、高周
波励磁における浮遊容量の問題がない。 磁性線の温度変化による特性変化を抑制することが
できる。などの利点があり、検出感度が高いので、磁気
ヘッドあるいはHDDやFDDのスピンドルモ−タ−の
ロ−タリエンコ−ダ−用高精度磁気ヘッドへの応用が期
待されている。
As a characteristic thereof, since a magnetic flux in the circumferential direction (closed magnetic circuit) is changed by energization, there is no demagnetizing field due to excitation, the head is not only micro-sized, but also magnetic flux due to excitation is not generated outside. No coil for excitation and detection is required, and there is no problem of stray capacitance in high frequency excitation. It is possible to suppress the characteristic change of the magnetic wire due to the temperature change. Since it has advantages such as the above and high detection sensitivity, it is expected to be applied to a magnetic head or a high-precision magnetic head for a rotary encoder of an HDD or FDD spindle motor.

【0005】また、MI素子の小型化、軽量化のために
薄膜化の磁性体薄膜によるMI素子及びそれを更に改良
したCoFeB膜等の軟磁性体薄膜を二層積層した積層
タイプの交差磁気異方性膜MI素子も提案されている。
MI素子で磁界センサを構成するためには、MI効果が
外部磁界の正負に対して対称であるため、コイルや永久
磁石による直流バイアス磁界を使って特性を非対称にす
る必要があった。特に磁性体薄膜MI素子は、一般的に
アモルファスワイヤに比べて磁界検出感度が1/3〜1
/4と低いため直流バイアス磁界をコイル電流で発生さ
せる場合は消費電力が増大してしまう。更にコイルを巻
いたり、永久磁石を配置することで素子が大きくなる問
題があった。
Further, in order to reduce the size and weight of the MI element, the MI element is formed of a thin magnetic material thin film and a further improved type of soft magnetic material thin film such as a CoFeB film. An MI element with a directional film has also been proposed.
In order to configure the magnetic field sensor with the MI element, the MI effect is symmetrical with respect to the positive and negative of the external magnetic field, and therefore it is necessary to use the DC bias magnetic field of the coil or the permanent magnet to make the characteristics asymmetric. In particular, a magnetic thin film MI element generally has a magnetic field detection sensitivity of 1/3 to 1 as compared with an amorphous wire.
Since it is as low as / 4, power consumption increases when a DC bias magnetic field is generated by a coil current. Further, there is a problem that the element becomes large by winding a coil or disposing a permanent magnet.

【0006】後者の交差型磁性体薄膜MI素子は、軟磁
性体薄膜の磁化容易軸を利用して、交差するような磁気
異方性をもたせた交差型磁気異方性膜MI素子であり、
外部磁界の正負に対して非対称なMI効果を得ることが
出来た。これにより直流バイアス磁界を全く使わないで
磁界センサを構成できるようになった。直流バイアス磁
界を発生させるコイルが必要ないことで低消費電力化、
超小型化が可能となった。また、インピ−ダンスの大き
さが最大となる磁界の大きさが磁性体薄膜MI素子に比
べて1/5になった為、より高感度なセンサを作製する
ことが期待できる。
The latter cross-type magnetic thin film MI element is a cross-type magnetic anisotropic film MI element having a magnetic anisotropy that intersects by utilizing the easy axis of the soft magnetic thin film.
It was possible to obtain an MI effect asymmetric with respect to the positive and negative of the external magnetic field. This made it possible to construct a magnetic field sensor without using a DC bias magnetic field. Low power consumption by not requiring a coil to generate a DC bias magnetic field,
It became possible to miniaturize. In addition, the magnitude of the magnetic field that maximizes the magnitude of the impedance is ⅕ of that of the magnetic thin film MI element, so it can be expected to manufacture a sensor with higher sensitivity.

【0007】しかしながら、前述したMI素子は高感度
であるが広範囲の検出磁界に渡って、リニアリティを得
ることが出来ずその制御装置を改良する必要があった。
図17に従来のMI素子31の制御装置30をブロック
図で示す。DCバイアスコイル32によりバイアス磁界
を印加し、検波回路34を介して増幅器35により増幅
し負帰還抵抗37、巻線した負帰還バイアスコイル33
を介して負帰還をかけて出力36を得ている。その外部
磁界Hex[Oe]−出力電圧EOUT[V]は、図18に示す
ようなリニアリティを得ている。
However, although the above-mentioned MI element has high sensitivity, linearity cannot be obtained over a wide range of detection magnetic field, and it is necessary to improve its control device.
FIG. 17 shows a block diagram of a conventional controller 30 for an MI element 31. A bias magnetic field is applied by the DC bias coil 32, amplified by an amplifier 35 via a detection circuit 34, a negative feedback resistor 37, and a wound negative feedback bias coil 33.
Negative feedback is applied via to obtain an output 36. The external magnetic field H ex [Oe] -output voltage E OUT [V] has linearity as shown in FIG.

【0008】このように従来のMI素子31の制御装置
30では、 MI素子31のMI特性が対称であり高感
度ではあるがMI特性が対称でそれぞれのインピ−ダン
スの変化率のピ−クが±数[Oe]であり、バイアス磁界
を印加してシフトさせることで非対称としており、非対
称とした特性のピークの一方が+3[Oe]付近であるため
線形領域が±3[Oe]と狭く従来のMI素子31の制御
装置30をもってしても図18に示すような±3[Oe]の
範囲でしかリニアリティを得ることが出来なかった。ま
た±4[Oe]、±5[Oe]と出力が飽和する領域では、出力検
出が不可能であった。
As described above, in the conventional control device 30 for the MI element 31, although the MI characteristic of the MI element 31 is symmetrical and highly sensitive, the MI characteristic is symmetrical and the peak of the change rate of each impedance is obtained. It is ± several [Oe], and it is asymmetrical by applying a bias magnetic field to shift it. Since one of the peaks of the asymmetrical characteristic is around +3 [Oe], the linear region is narrowed to ± 3 [Oe]. Even with the conventional control device 30 for the MI element 31, the linearity can be obtained only in the range of ± 3 [Oe] as shown in FIG. Moreover, output detection was impossible in the region where the output was saturated at ± 4 [Oe] and ± 5 [Oe].

【0009】本出願人は、新たなMI素子の制御装置を
用いることでどのようなMI特性をもつMI素子であっ
てもその出力が飽和することがなく高感度で且つ広範囲
(無限)の検出磁界に渡って磁界が検出できるMI素子
の制御装置を提供することを可能とした。
The applicant of the present invention detects a wide range (infinity) of high sensitivity without saturating the output of any MI element having any MI characteristic by using a new MI element controller. It has become possible to provide a control device for an MI element capable of detecting a magnetic field over a magnetic field.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、MI素子の
制御装置として上記問題点を解決する為に、磁性線MI
素子及び薄膜型MI素子及び積層型の薄膜交差型MI素
子の制御装置として、高感度で広範囲の検出磁界に渡っ
てリニアリティが得られるMI素子の制御装置を提供す
るものである。また、バイアスコイルを必要としないで
も同様な効果を得る制御装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems as a control device for MI elements, the present invention is directed to a magnetic wire MI.
As a control device for an element, a thin-film MI element, and a laminated thin-film crossing MI element, there is provided an MI element control device capable of obtaining linearity over a wide range of detected magnetic fields with high sensitivity. Further, the present invention provides a control device that obtains a similar effect without requiring a bias coil.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本出願では、磁気インピ
ーダンス素子(MI素子)の制御装置において、該MI
素子に磁束キャンセル用の負帰還バイアスコイルとDC
バイアスコイルを巻線し、外部磁界Hex[Oe]によ
って、該MI素子の両端から検波回路を介して負帰還バ
イアスコイルに接続し、該検波回路は、該MI素子の両
端から変化した電圧Vを読み取り、Iとなる電流を発
生させ、該MI素子に巻いた該負帰還バイアスコイルに
供給し、トータル磁界がゼロとなるHIを発生させ、I
を常に平衡させており、該DCバイアスコイルにおい
ては、最大感度となる動作点をシフトさせるために巻線
してあるかもしれず、該負帰還バイアスコイルの終端を
出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用素子の両
端で出力を検出することを特徴とした制御装置の応用で
ある。また、磁気インピーダンス素子の制御装置におい
て、該MI素子の両端から検波回路、イニシャルオフセ
ット回路を介し、該イニシャルオフセット回路において
は、発生させた電流をあらかじめ負帰還バイアスコイル
に供給して、ΔH[Oe]だけ最大感度となる動作点を
シフトさせておき、発生する外部磁界Hexによって、
該検波回路は、該MI素子の両端から変化した電圧Vを
読み取り、Iとなる電流を発生させ、該MI素子に巻
いた負帰還バイアスコイルに接続し供給して、トータル
磁界がゼロとなるHを発生させ、Iを常に平衡させ
ており、該負帰還バイアスコイルの終端を出力検出用素
子の一端に接続し、該出力検出用素子の両端で出力とな
る該HIを出力することを特徴とした制御装置の応用で
もある。
In the present application, in a control device for a magnetic impedance element (MI element), the MI
Negative feedback bias coil for canceling magnetic flux and DC
A bias coil is wound and connected to a negative feedback bias coil from both ends of the MI element via a detection circuit by an external magnetic field Hex [Oe], and the detection circuit outputs the voltage V changed from both ends of the MI element. When reading, a current that becomes I I is generated and supplied to the negative feedback bias coil wound around the MI element, and H I at which the total magnetic field becomes zero is generated.
I is always balanced, and in the DC bias coil, it may be wound to shift the operating point at which the maximum sensitivity is obtained, and the end of the negative feedback bias coil is connected to one end of the output detection element. However, it is an application of a control device characterized in that the output is detected at both ends of the output detection element. Further, in the control device for the magneto-impedance element, the generated current is supplied to the negative feedback bias coil in advance from both ends of the MI element through the detection circuit and the initial offset circuit, and ΔH [Oe ] The operating point at which the maximum sensitivity is shifted is shifted by the generated external magnetic field Hex,
The detector circuit reads the changed voltage V from both ends of the MI element, generates a current I I , connects it to a negative feedback bias coil wound around the MI element, and supplies it, so that the total magnetic field becomes zero. the H I is generated, and always balance the I I, it is connected to one end of the output detection element the end of the negative feedback bias coil, and outputs the HI as an output at both ends of the output detecting device It is also an application of a control device characterized by.

【0012】請求項1では、磁気インピーダンス素子
(MI素子)の制御装置において、該MI素子は、交差
型磁気異方性薄膜MI素子であり、外部磁界Hex[O
e]によって、該MI素子の両端から検波回路を介して
負帰還バイアスコイルに接続し、該検波回路は、該MI
素子の両端から変化した電圧Vを読み取り、Iとなる
電流を発生させ、該MI素子に巻いた該負帰還バイアス
コイルに供給し、トータル磁界がゼロとなるHを発生
させ、Iを常に平衡にさせており、該負帰還バイアス
コイルの終端を出力検出用素子の一端に接続し、該出力
検出用素子の両端で出力を検出することを特徴とするM
I素子の制御装置を提供することで、外部磁界Hex
[Oe]とインピーダンスの変化率(%)の関係に左右
されないで、その飽和する領域でも関係なく出力を検出
する制御装置となることで課題を解決している。この前
記MI素子は、外部磁界によって変化するMI素子両端
の電圧を前記検波回路で読み取り電流を発生させ、前記
負帰還バイアスコイルに供給し、外部磁界HexとH
のトータル磁界がゼロとなる磁界を発生させ該電流を平
衡させることで電圧変化が飽和する領域でもリニアに検
出できることを特徴とした制御装置の応用である。請求
項2では、前記MI素子は、MI特性が非対称であり、
その飽和領域でも測定できることを特徴とする請求項1
記載のMI素子の制御装置を提供することで課題を解決
するものである。
According to a first aspect of the present invention, in a control device for a magnetic impedance element (MI element), the MI element is a cross type magnetic anisotropic thin film MI element, and the external magnetic field Hex [O
e], the negative feedback bias coil is connected from both ends of the MI element through the detection circuit, and the detection circuit
The changed voltage V is read from both ends of the element, a current that becomes I I is generated and supplied to the negative feedback bias coil wound around the MI element, and H I at which the total magnetic field becomes zero is generated, and I I It is always balanced, and the terminal of the negative feedback bias coil is connected to one end of the output detecting element, and the output is detected at both ends of the output detecting element.
By providing a control device for the I element, the external magnetic field Hex
The problem is solved by providing a control device that does not depend on the relationship between [Oe] and the rate of change (%) of impedance, and that detects the output regardless of the saturated region. In the MI element, the voltage across the MI element which changes according to an external magnetic field is read by the detection circuit to generate a current, which is supplied to the negative feedback bias coil, so that the external magnetic fields Hex and H I
Is an application of the control device characterized in that it is possible to detect linearly even in a region where the voltage change is saturated by generating a magnetic field in which the total magnetic field becomes zero and balancing the current. In claim 2, MI characteristics of the MI element are asymmetrical,
The measurement can be performed even in the saturation region.
The problem is solved by providing the described MI element control device.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】ここでは、磁性体薄膜を使用した
MI素子で実施形態を説明を説明するが、どのようなM
I素子においても同様な効果がえられる。本発明の各実
施形態を図面にて説明する。第一の実施形態として図1
は、本発明に係る磁気インピーダンス(以下MI)効果を
用いた薄膜MI素子の構成を示した図である。図2a
は、プラス側から外部磁界Hex[Oe]を印加したとき及び
マイナス側から外部磁界Hex[Oe]を印加したときのMI
素子のMI特性を示す図である。図2bは、それぞれ異
なるMI特性をもつMI素子のMI特性を示す図であ
る。図2bでは、説明を簡単にするためにプラス側から
外部磁界Hex[Oe]を印加したときのインピ−ダンス変化
率だけでMI特性を表している。図3は、バイアス磁界
bを印加したときの磁性体薄膜MI素子の構成図を示
す。図4aは、バイアス磁界Hbを印加したときの薄膜
MI素子の特性図である。図4bは、それぞれ異なるM
I特性をもつMI素子にバイアス磁界Hbを印加したと
きの薄膜MI素子の特性図である。図5は、本発明に係
わるMI素子を用いた薄膜MI素子の制御装置を模式的
に示した図である。図6は、本発明に係わるMI素子の
制御装置の電子回路をブロックで模式化した図である。
図7は、MI素子の制御装置の外部磁界Hex[Oe]−出力
電圧EOUT[V]の関係を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Here, an embodiment will be described by using an MI element using a magnetic thin film.
The same effect can be obtained with the I element. Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As a first embodiment, FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a thin film MI element using a magnetic impedance (hereinafter MI) effect according to the present invention. Figure 2a
Is MI when the external magnetic field Hex [Oe] is applied from the positive side and when the external magnetic field Hex [Oe] is applied from the negative side.
It is a figure which shows MI characteristic of an element. FIG. 2b is a diagram showing MI characteristics of MI elements having different MI characteristics. In FIG. 2B, the MI characteristic is represented only by the impedance change rate when the external magnetic field Hex [Oe] is applied from the positive side for simplification of description. FIG. 3 is a configuration diagram of the magnetic thin film MI element when a bias magnetic field Hb is applied. FIG. 4a is a characteristic diagram of the thin film MI element when a bias magnetic field Hb is applied. FIG. 4b shows different M
It is a characteristic view of a thin film MI element when a bias magnetic field Hb is applied to an MI element having I characteristics. FIG. 5 is a diagram schematically showing a control device for a thin film MI element using the MI element according to the present invention. FIG. 6 is a schematic block diagram of an electronic circuit of the MI element control device according to the present invention.
FIG. 7 shows the relationship between the external magnetic field H ex [Oe] and the output voltage E OUT [V] of the MI device controller.

【0014】図1において薄膜MI素子1が記されてお
り、図では、基板を省略している。薄膜MI素子1は、
Al23 セラミックウェハ、Siウェーハ、ガラスウェ
ーハ等の表面平滑性を高めた非磁性基板上に軟磁性体薄
膜であるCoFeNi,NiFe等のめっき膜、あるい
はFeCoSiB、CoZrNb、FeSiB、CoSi
B等のアモルファススパッタ膜、NiFeスパッタ膜な
どの軟磁性体薄膜を成膜し、その後、回転磁場中、およ
び静止磁場中で熱処理を行うと磁気特性の向上がはかれ
る。また、表面平滑性を高めていなくとも非磁性基板で
あればよい。
A thin film MI element 1 is shown in FIG. 1, and a substrate is omitted in the drawing. The thin film MI element 1 is
Al 2 O 3 ceramic wafers, Si wafers, glass wafers, and other non-magnetic substrates with enhanced surface smoothness, plated films of CoFeNi, NiFe, etc., which are soft magnetic thin films, or FeCoSiB, CoZrNb, FeSiB, CoSi
The magnetic characteristics can be improved by forming a soft magnetic thin film such as an amorphous sputtered film of B or the like, a NiFe sputtered film, etc., and then performing heat treatment in a rotating magnetic field and a static magnetic field. Further, a non-magnetic substrate may be used even if the surface smoothness is not improved.

【0015】時間的に変化する電流を印加し表皮効果を
得る薄膜MI素子1の両端にアルミのワイヤボンディン
グ、Auワイヤ等からなる電極又は直接半田によりリ−
ド線に接続し、数十[MHz](10〜40[MH
z])の高周波電流を両端に通電している。この時の、
外部磁界Hex[Oe]とインピ−ダンス変化率(%)の関
係(MI特性)を図2aに示している。図3では、DC
バイアスコイル2をN回巻き最大感度となる動作点をシ
フトさせるためにバイアス磁界Hb[Oe]を印加してい
る。このときのMI特性を図4aに示す。図5にそって
説明するとこのとき、薄膜MI素子1に巻いたDCバイ
アスコイル2の上に絶縁被覆するか、コイルの外周部を
絶縁被覆し、負帰還バイアスコイル3をDCバイアスコ
イルと同じだけN回巻いている。次に、外部磁界をHex
[Oe]とすると、Hex[Oe]によって薄膜MI素子1の電圧
が変化する。前記したMI素子1の両端から検波回路4
により変化した電圧Vを読み取り、Iとなる電流を発
生させ、薄膜MI素子1に巻いた負帰還バイアスコイル
3に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるHを発生さ
せ、Iを常に平衡させる。このHを検出用素子5
(抵抗R1)を介して出力を測定する。DCバイアスコ
イル2、負帰還バイアスコイル3は、この図のMI素子
1の要部で開示している。また、このときの電子回路の
一例を図6にブロックで模式化して示している。
A thin-film MI element 1 which obtains a skin effect by applying a time-varying current is rebonded to both ends by aluminum wire bonding, electrodes made of Au wires, or direct soldering.
Dozens of [MHz] (10-40 [MH
z]) is applied to both ends of the high frequency current. At this time,
The relationship (MI characteristic) between the external magnetic field Hex [Oe] and the impedance change rate (%) is shown in FIG. 2a. In FIG. 3, DC
A bias magnetic field H b [Oe] is applied in order to shift the operating point where the bias coil 2 is wound N times and the maximum sensitivity is obtained. The MI characteristic at this time is shown in FIG. 4a. Referring to FIG. 5, at this time, the DC bias coil 2 wound around the thin film MI element 1 is insulation-coated, or the outer peripheral portion of the coil is insulation-coated, and the negative feedback bias coil 3 is the same as the DC bias coil. It is wound N times. Next, an external magnetic field is applied to H ex
When [Oe] is set, the voltage of the thin film MI element 1 is changed by H ex [Oe]. From both ends of the MI element 1 described above, the detection circuit 4
The voltage V changed by is read, a current that becomes I 1 is generated and supplied to the negative feedback bias coil 3 wound around the thin film MI element 1, H 1 that makes the total magnetic field zero is generated, and I 1 is Always equilibrate. This H 1 is the detecting element 5
The output is measured via (resistor R 1 ). The DC bias coil 2 and the negative feedback bias coil 3 are disclosed in the main part of the MI element 1 in this figure. Further, an example of the electronic circuit at this time is schematically shown in a block diagram in FIG.

【0016】外部磁界HexとHのト−タル磁界がゼ
ロとなることで薄膜MI素子1の外部磁界Hexに対す
る電圧変化が飽和する領域の磁界でもリニアに検出でき
る。従って、図4aに示すような±数[Oe]の狭い磁界の
範囲でしか磁界検出が出来なかったが、図7に示すよう
に広範囲(物理的には無限大)の外部磁界Hexに渡っ
てリニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置10を
得ることができる。次に、図2bに示される異なるMI
特性a、MI特性bをもつMI素子で制御装置を検証し
てみた。MI素子のMI特性は素子によってバラついて
いるためあえてこのように異なる特性をもつMI素子を
使用し実験した。図4bは、図2bのそれぞれのMI特
性a、bにバイアス磁界Hb[Oe]を印加し、シフトさせ
た図である。詳細な説明は前述したので述べないが、実
線で示すMI特性a、点線で示すMI特性bともに図7
に示すように全く同様な広範囲(物理的には無限大)の
外部磁界Hexに渡ってリニアな出力電圧を得る磁界平
衡型の制御装置10であることが検証された。
Since the total magnetic field of the external magnetic fields H ex and H 1 becomes zero, the magnetic field in the region where the voltage change of the thin film MI element 1 with respect to the external magnetic field H ex is saturated can be detected linearly. Therefore, although the magnetic field could be detected only in a narrow magnetic field range of ± several [Oe] as shown in FIG. 4a, as shown in FIG. 7, it can be detected over a wide range (physically infinite) of the external magnetic field H ex . Thus, it is possible to obtain the magnetic field balanced control device 10 that obtains a linear output voltage. Next, the different MI shown in FIG.
The control device was verified with an MI element having characteristics a and MI characteristics b. Since the MI characteristic of the MI element varies depending on the element, the MI element having such different characteristics was used for the experiment. FIG. 4b is a diagram in which the bias magnetic field H b [Oe] is applied to the MI characteristics a and b of FIG. 2b and shifted. Although detailed description has not been given above, both the MI characteristic a indicated by the solid line and the MI characteristic b indicated by the dotted line are shown in FIG.
It was verified that the control device 10 is a magnetic field balanced type that obtains a linear output voltage over a very wide range (physically infinite) of the external magnetic field H ex as shown in FIG.

【0017】次に本発明に係わる第二の実施形態とし
て、薄膜MI素子の制御装置を図にて説明する。図8
は、本発明に係るMI効果を用いた薄膜MI素子の構成
を示した図である。図9aは、プラス側から外部磁界H
ex[Oe]を印加したとき及びマイナス側から外部磁界Hex
[Oe]を印加したときのMI素子のMI特性を示す図であ
る。図9bは、それぞれ異なるMI特性をもつMI素子
のMI特性c、dを示す図である。図9bでは、説明を
簡単にするためにプラス側から外部磁界Hex[Oe]を印加
したときのインピ−ダンス変化率だけでMI特性をあら
わしている。図10aは、イニシャルオフセット回路7
にてあらかじめ負帰還バイアスコイル3に電流を流して
ΔH[Oe]シフトさせMI特性を非対称にした特性図を示
す。図10bは、それぞれ異なるMI特性c、dをもつ
MI素子にイニシャルオフセット回路7にてあらかじめ
負帰還バイアスコイル3に電流を流してMI特性を非対
称にした特性図を示す。図11は、本発明に係わるMI
素子を用いた薄膜MI素子の制御装置を模式的に示した
図である。図12は、本発明に係わるMI素子の制御装
置の電子回路の一例をブロックで模式化した図である。
また、MI素子1の制御装置10の外部磁界Hex[Oe]−
出力電圧EOUT[V]の関係を示す図は第一の実施形態
同様となったので図7を使って説明する。
Next, as a second embodiment of the present invention, a control device for a thin film MI element will be described with reference to the drawings. Figure 8
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a thin-film MI element using the MI effect according to the present invention. FIG. 9a shows the external magnetic field H from the positive side.
External magnetic field Hex when ex [Oe] is applied and from the negative side
It is a figure which shows MI characteristic of the MI element when [Oe] is applied. FIG. 9b is a diagram showing MI characteristics c and d of MI elements having different MI characteristics. In FIG. 9b, the MI characteristic is represented only by the impedance change rate when the external magnetic field Hex [Oe] is applied from the positive side for the sake of simplicity. FIG. 10 a shows an initial offset circuit 7
Shows a characteristic diagram in which an electric current is made to flow in the negative feedback bias coil 3 in advance and ΔH [Oe] is shifted to make the MI characteristic asymmetric. FIG. 10b is a characteristic diagram in which the MI characteristics are made asymmetric by previously passing a current through the negative feedback bias coil 3 in the initial offset circuit 7 to MI elements having different MI characteristics c and d. FIG. 11 shows the MI according to the present invention.
It is the figure which showed typically the control apparatus of the thin film MI element using an element. FIG. 12 is a block diagram showing an example of an electronic circuit of the MI device control apparatus according to the present invention.
Further, the external magnetic field H ex [Oe] − of the control device 10 for the MI element 1
Since the diagram showing the relationship of the output voltage E OUT [V] is the same as that of the first embodiment, it will be described with reference to FIG. 7.

【0018】図11は、本発明に係る時間的に変化する
電流を印加し表皮効果を得るMI素子1を用いた薄膜M
I素子1の制御装置10の構造を模式的に示した図であ
り詳細にはMI素子による外部磁界検出の原理図であ
る。図9aに示すように磁界の向きに対して対称的に電
圧が変化するMI素子1を利用する場合はイニシャルオ
フセット回路7にて発生させた電流をあらかじめ負帰還
バイアスコイルに流して図10aのようにMI特性をΔ
H[Oe]だけシフトさせ非対称にしておく。発生する外
部磁界をHex[Oe]とすると、Hex[Oe]によってMI
素子1の電圧が変化する。前記したMI素子1の両端か
ら検波回路4により変化した電圧Vを読み取り、I1
なる電流を発生させ、MI素子1に巻いた負帰還バイア
スコイル3に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるH1
発生させ、I1を常に平衡とさせる。このH1を出力検出
用素子5(抵抗R1)を介して出力として測定する。ま
た、このときの電子回路の一例をブロックで模式化して
示したのが図12である。
FIG. 11 shows a thin film M using the MI element 1 according to the present invention for applying a time-varying current to obtain a skin effect.
It is the figure which showed the structure of the control apparatus 10 of I element 1 typically, and is a principle figure of the external magnetic field detection by MI element in detail. When the MI element 1 whose voltage changes symmetrically with respect to the direction of the magnetic field as shown in FIG. 9a is used, the current generated by the initial offset circuit 7 is supplied to the negative feedback bias coil in advance, as shown in FIG. 10a. The MI characteristic to Δ
Only H [Oe] is shifted to keep it asymmetric. If the external magnetic field generated is Hex [Oe], then MIx is generated by Hex [Oe].
The voltage of element 1 changes. The voltage V changed by the detection circuit 4 is read from both ends of the MI element 1 described above, a current that becomes I 1 is generated and supplied to the negative feedback bias coil 3 wound around the MI element 1, and the total magnetic field becomes zero. H 1 is generated and I 1 is always in equilibrium. This H 1 is measured as an output through the output detection element 5 (resistor R 1 ). Further, FIG. 12 is a schematic block diagram showing an example of the electronic circuit at this time.

【0019】従って、従来は図9aに示すような±数[O
e]の狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかったが、
図7に示すように広範囲の外部磁界Hex[Oe]に渡って
リニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置10を得
ることができた。また、DCバイアスコイルを必要とし
ないで図10aに示すような非対称な特性を得ることが
でき、負帰還バイアスコイル3のみで薄膜MI素子1の
両端から検波回路7により変化した電圧Vを読み取り、
1となる電流を発生させ、薄膜MI素子1に巻いた負
帰還バイアスコイル3に供給し、ト−タル磁界がゼロと
なるH1を発生させ、I1を常に平衡とさせているのでコ
ストを低減させ、工程の煩雑化を招くこともない。次
に、図9bに示される異なるMI特性a、bをもつMI
素子で制御装置10を検証してみた。詳細な説明は前述
したので述べないが、実線で示すMI特性c、点線で示
すMI特性dともにあらかじめイニシャルオフセット回
路7にて電流を流し図10bに示すようにΔH[Oe]だけ
シフトさせ非対称な特性としている。このように、異な
るMI特性c、dにおいても図7に示すように全く同様
な広範囲(物理的には無限大)の外部磁界Hex[Oe]に
渡ってリニアな出力電圧EOUT[V]を得る磁界平衡型の制
御装置10であることが検証できた。
Therefore, in the prior art, as shown in FIG.
Although the magnetic field could be detected only in the narrow magnetic field range of e],
As shown in FIG. 7, it was possible to obtain the magnetic field balanced control device 10 that obtains a linear output voltage over a wide range of the external magnetic field H ex [Oe]. Further, it is possible to obtain an asymmetric characteristic as shown in FIG. 10a without requiring a DC bias coil, and to read the voltage V changed by the detection circuit 7 from both ends of the thin film MI element 1 only by the negative feedback bias coil 3.
A current that becomes I 1 is generated and supplied to the negative feedback bias coil 3 wound around the thin film MI element 1, H 1 that makes the total magnetic field zero is generated, and I 1 is always balanced. And the process is not complicated. Next, an MI having different MI characteristics a and b shown in FIG.
The element was used to verify the control device 10. Although detailed description has not been given above, both the MI characteristic c indicated by the solid line and the MI characteristic d indicated by the dotted line are asymmetrical by causing a current to flow in advance in the initial offset circuit 7 and shifting by ΔH [Oe] as shown in FIG. 10b. It has a characteristic. As described above, even with different MI characteristics c and d, as shown in FIG. 7, a linear output voltage E OUT [V] is generated over the same wide range (physically infinite) of the external magnetic field H ex [Oe]. It was verified that the controller 10 is a magnetic field balanced type controller that obtains

【0020】次に本発明に係わる第三の実施形態を図に
て説明する。図13は、本発明に係る軟磁性体薄膜の磁
気異方性の方向を交差するよう積層した交差型磁性体薄
膜MI素子21の構成を示した図である。図14aは、
プラス側から外部磁界Hex[Oe]を印加したとき及びマイ
ナス側から外部磁界Hex[Oe]を印加したときの交差型磁
気異方性薄膜MI素子21のMI特性を示す図である。
図14bは、あえてばらつきの異なる交差型磁気異方性
薄膜MI素子のMI特性e、fとしている。図14b
は、説明を簡単にするためプラス側から外部磁界Hex
[Oe]を印加したときのMI特性を示す図である。図1
5は、交差型磁気異方性薄膜MI素子21の制御装置の
構造を模式的に示した図である。図16は、交差型磁気
異方性薄膜MI素子21の制御装置の電子回路をブロッ
クで模式化して示した図である。また、交差型磁気異方
性薄膜MI素子21の制御装置の外部磁界Hex[Oe]−出
力電圧EOUT[V]を示した図は、第一の実施形態及び
第二の実施形態同様となったので図7で説明する。
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a diagram showing the structure of a crossed magnetic thin film MI element 21 laminated so as to cross the directions of magnetic anisotropy of the soft magnetic thin film according to the present invention. Figure 14a shows
It is a figure which shows the MI characteristic of the cross type magnetic anisotropic thin film MI element 21 when the external magnetic field Hex [Oe] is applied from the plus side and when the external magnetic field Hex [Oe] is applied from the minus side.
FIG. 14b shows MI characteristics e and f of the cross-type magnetic anisotropy thin film MI element with different variations. Figure 14b
Is the external magnetic field Hex from the positive side to simplify the explanation.
It is a figure which shows MI characteristic when [Oe] is applied. Figure 1
FIG. 5 is a diagram schematically showing the structure of a control device for the crossed magnetic anisotropic thin film MI element 21. FIG. 16 is a schematic block diagram showing an electronic circuit of a control device for the crossed magnetic anisotropic thin film MI element 21. Further, the diagram showing the external magnetic field H ex [Oe] -output voltage E OUT [V] of the control device for the cross-type magnetic anisotropic thin film MI element 21 is the same as in the first and second embodiments. Now, it will be explained with reference to FIG.

【0021】図13に示すように軟磁性体薄膜の磁気異
方性の方向を交差させる構造の薄膜MI素子21は、特
に図示しないがAl23 セラミックウェハ、Siウェー
ハ、ガラスウェーハ等の基板上に軟磁性体薄膜であるC
oFeNi,NiFe等のめっき膜、あるいはFeCoS
iB、CoZrNb、FeSiB、CoSiB等のアモ
ルファススパッタ膜、NiFeスパッタ膜などの軟磁性
体薄膜の磁気異方性の方向を交差させるように積層して
いる。
As shown in FIG. 13, a thin film MI element 21 having a structure in which the directions of magnetic anisotropy of a soft magnetic thin film are crossed is a substrate such as an Al 2 O 3 ceramic wafer, a Si wafer, or a glass wafer, although not particularly shown. C, which is a soft magnetic thin film on top
Plating film of oFeNi, NiFe, or FeCoS
iB, CoZrNb, FeSiB, CoSiB, and other amorphous sputtered films, and NiFe sputtered films and other soft magnetic thin films are stacked so that the directions of magnetic anisotropy intersect.

【0022】時間的に変化する電流を印加し表皮効果を
得る交差型の薄膜MI素子21では、図14aに示すよ
うにそのMI特性が非対称となっているためDCバイア
スやイニシャルオフセット回路を使用する必要がないと
言う利点があるばかりでなくその検出感度が非常によ
い。図15は、本発明に係る交差型磁気異方性薄膜MI
素子21を用いた制御装置の構造を模式的に示した図で
あり詳細には交差型磁気異方性薄膜MI素子21による
外部磁界を検出する原理図である。
In the cross-type thin film MI element 21 which applies a time-varying current to obtain the skin effect, a DC bias or an initial offset circuit is used because its MI characteristic is asymmetrical as shown in FIG. 14a. Not only has the advantage of not being necessary, but its detection sensitivity is also very good. FIG. 15 shows a cross-type magnetic anisotropic thin film MI according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of a control device using the element 21, and specifically is a principle diagram for detecting an external magnetic field by the cross magnetic anisotropic thin film MI element 21.

【0023】FeCoSiB、CoZrNb、FeSi
B、CoSiB等のアモルファススパッタ膜、NiFe
スパッタ膜等からなる軟磁性体からなるアモルファス薄
膜を利用した積層型の軟磁性体薄膜の磁化容易軸を利用
した交差型MI素子21は、特に図示しないが、両端に
アルミのワイヤボンディング、Auワイヤ等からなる電
極又は直接半田によりリ−ド線に接続し、数十[MH
z]以上で好ましくは、10〜40[MHz]の高周波
電流を両端に通電している。このときの外部磁界Hex[O
e]とインピ−ダンス変化率[%]の関係を図11に示し
ている。図14aに示すように磁界の向きに対して非対
称的に電圧が変化する磁交差型磁気異方性薄膜MI素子
21を利用する場合は、DCバイアスやイニシャルオフ
セット回路にてMI特性を非対称にしておく必要がな
い。
FeCoSiB, CoZrNb, FeSi
B, CoSiB and other amorphous sputtered films, NiFe
The cross-type MI element 21 using the easy axis of magnetization of a laminated soft magnetic thin film using an amorphous thin film of a soft magnetic material such as a sputtered film is not particularly shown, but aluminum wire bonding on both ends, Au wire Connected to the lead wire with an electrode composed of etc. or directly with solder, and dozens of [MH
z] or more, and preferably a high frequency current of 10 to 40 [MHz] is applied to both ends. External magnetic field Hex [O at this time
The relationship between e] and the impedance change rate [%] is shown in FIG. When using the magnetic cross type magnetic anisotropic thin film MI element 21 in which the voltage changes asymmetrically with respect to the direction of the magnetic field as shown in FIG. 14A, the MI characteristic is made asymmetric by a DC bias or an initial offset circuit. No need to leave.

【0024】図15に沿って説明すると発生する外部磁
界をHex[Oe]とすると、Hex[Oe]によって交差型磁
気異方性薄膜MI素子21の電圧が変化する。前記した
MI素子1の両端から検波回路24により変化した電圧
Vを読み取り、I1となる電流を発生させ、交差型磁気
異方性薄膜MI素子21に巻いた負帰還バイアスコイル
23に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるH1を発生さ
せ、I1を常に平衡とさせる。このH1を出力検出用素子
25(抵抗R1)を介して出力として測定する。外部磁
界HexとH1のト−タル磁界がゼロとなることで交差
型のMI素子21の磁界に対する電圧変化が飽和する領
域の磁界でもリニアに検出できる。また、このときの電
子回路の一例をブロックで模式化して示したのが図16
である。
Assuming that the external magnetic field generated is H ex [Oe], the voltage of the cross-type magnetic anisotropic thin film MI element 21 changes due to H ex [Oe]. The voltage V changed by the detection circuit 24 is read from both ends of the MI element 1 described above, a current I 1 is generated and supplied to the negative feedback bias coil 23 wound around the cross magnetic anisotropic thin film MI element 21. H 1 is generated so that the total magnetic field becomes zero, and I 1 is always balanced. This H 1 is measured as an output through the output detection element 25 (resistor R 1 ). Since the total magnetic fields of the external magnetic fields H ex and H 1 become zero, it is possible to linearly detect even a magnetic field in a region where the voltage change with respect to the magnetic field of the cross type MI element 21 is saturated. 16 is a schematic block diagram showing an example of the electronic circuit at this time.
Is.

【0025】従って、図14aに示すような±数[Oe]の
狭い磁界の範囲でしか磁界検出が出来なかったが、図7
に示すように発生する広範囲の外部磁界Hexに渡って
リニアな出力電圧を得る磁界平衡型の制御装置20を得
ることができた。また、DCバイアスコイル、イニシャ
ルオフセット回路を必要としないで図14aに示すよう
な非対称な特性を得ることができ、負帰還バイアスコイ
ル23のみで交差型MI素子21の両端から検波回路2
4により変化した電圧Vを読み取り、I1となる電流を
発生させ、MI素子21に巻いた負帰還バイアスコイル
23に供給し、ト−タル磁界がゼロとなるH1を発生さ
せ、I1を常に平衡とさせているのでコストの低減を可
能とし、工程の煩雑化を招くこともない。次に、図14
bに示されるそれぞれ異なるMI特性e、fをもつ交差
型磁気異方性薄膜MI素子でMI素子の制御装置20を
検証してみた。詳細な説明は前述したので述べないが、
実線で示すMI特性e、点線で示すMI特性fとも非対
称な特性となっている。このようなMI特性e、fにお
いても図7に示すように全く同様な広範囲(物理的には
無限大)の外部磁界Hexに渡ってリニアな出力電圧を
得る磁界平衡型の制御装置20であることが検証でき
た。また、コイルは絶縁被覆されているものを使うか、
素子を絶縁被覆してコイルを巻いていることは自明の理
である。さらに、特に図示しないが、交差型磁気異方性
薄膜MI素子21にイニシャルオフセット回路を用いて
特性を安定させることも本出願に含まれる。この場合、
イニシャルオフセットによって予め電流を流し最大感度
の位置までシフトさせておくのが好ましい。
Therefore, although the magnetic field could be detected only in a narrow magnetic field range of ± several [Oe] as shown in FIG.
It was possible to obtain the magnetic field balanced type control device 20 that obtains a linear output voltage over a wide range of external magnetic field H ex generated as shown in FIG. Further, the asymmetrical characteristic as shown in FIG. 14A can be obtained without the need for the DC bias coil and the initial offset circuit, and the detection circuit 2 is provided from both ends of the cross MI element 21 only by the negative feedback bias coil 23.
The voltage V changed by 4 is read, a current that becomes I 1 is generated and supplied to the negative feedback bias coil 23 wound around the MI element 21, H 1 that makes the total magnetic field zero is generated, and I 1 is Since it is always in equilibrium, the cost can be reduced and the process is not complicated. Next, FIG.
The control device 20 of the MI element was verified with the cross-type magnetic anisotropic thin film MI element having different MI characteristics e and f shown in b. A detailed explanation is given above, so I will not mention it,
Both the MI characteristic e shown by the solid line and the MI characteristic f shown by the dotted line are asymmetrical. Even in such MI characteristics e and f, as shown in FIG. 7, in the magnetic field balanced type control device 20 which obtains a linear output voltage over the external magnetic field H ex of the same wide range (physically infinite). I was able to verify that there is. Also, use a coil with insulation coating,
It is self-evident that the element is insulated and wound around the coil. Further, although not particularly shown, stabilizing the characteristics by using an initial offset circuit for the crossed magnetic anisotropic thin film MI element 21 is also included in the present application. in this case,
It is preferable that an electric current is made to flow in advance by the initial offset to shift to the position of maximum sensitivity.

【0026】従って、以上のMI素子とそのMI特性に
ついて、検証してきたが本発明におけるMI素子の制御
装置は常にト−タル磁界をゼロとなる磁界を発生させる
ことで、外部磁界Hexに対する電圧変化が飽和する領
域の磁界でもリニアに検出できる。それによって超高感
度で且つ広範囲の検出磁界(物理的に無限大)に渡って
リニアリティをえることができる装置であり、またバイ
アス磁界を印加しなくても達成できる。更に、MI素子
のMI特性のばらつきに左右されないで出力検出が可能
である。
Therefore, although the MI element and its MI characteristics have been verified, the MI element control apparatus according to the present invention always generates a magnetic field that makes the total magnetic field zero, so that the voltage with respect to the external magnetic field H ex is reduced. It can detect linearly even the magnetic field in the region where the change is saturated. As a result, it is a device that can obtain linearity over a wide range of detection magnetic field (physically infinite) with high sensitivity, and can be achieved without applying a bias magnetic field. Furthermore, the output can be detected without being affected by the variations in the MI characteristics of the MI element.

【0028】[0028]

【発明の効果】このように本発明では、どのようなMI
特性をもったMI素子でも制御装置によって常にト−タ
ル磁界がゼロとなる磁界を発生させており、常に平衡状
態を保つことで超高感度で且つ広範囲の検出磁界(物理
的に無限大)に渡ってリニアリティをえることができ
る。更に、バイアス磁界を印加しなくても同様な効果を
達成できるものである。
As described above, according to the present invention, what MI
Even a MI element with characteristics has a total magnetic field that is always zero by the control device, and by maintaining an equilibrium state, it is possible to obtain a super-sensitive and wide-range detection magnetic field (physically infinite). You can get linearity across. Furthermore, the same effect can be achieved without applying a bias magnetic field.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るMI効果を用いた磁性体薄膜MI
素子の構成を示した図である。
FIG. 1 is a magnetic thin film MI using the MI effect according to the present invention.
It is a figure showing composition of an element.

【図2a】本発明に係わる磁性体薄膜MI素子にプラス
側から外部磁界印加したとき及びマイナス側から外部磁
界を印加したときのMI特性を示す図である。
FIG. 2a is a diagram showing MI characteristics when an external magnetic field is applied to the magnetic thin film MI element according to the present invention from the positive side and when an external magnetic field is applied from the negative side.

【図2b】本発明に係わる夫々異なる特性をもつ磁性体
薄膜MI素子のMI特性を示す図である。
FIG. 2b is a diagram showing MI characteristics of magnetic thin film MI elements having different characteristics according to the present invention.

【図3】本発明に係わるバイアス磁界Hを印加したと
きの磁性体薄膜MI素子の構成図を示す。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a magnetic thin film MI element when a bias magnetic field H b according to the present invention is applied.

【図4a】本発明に係わる磁性体薄膜MI素子にバイア
ス磁界Hを印加したときの薄膜MI素子の特性図であ
る。
FIG. 4a is a characteristic diagram of a thin film MI element when a bias magnetic field H b is applied to the magnetic thin film MI element according to the present invention.

【図4b】本発明に係わる夫々異なるMI特性をもつ磁
性体薄膜MI素子にバイアス磁界Hを印加したときの
薄膜MI素子の特性図である。
FIG. 4b is a characteristic diagram of a thin film MI element when a bias magnetic field H b is applied to magnetic thin film MI elements having different MI characteristics according to the present invention.

【図5】本発明に係わる第一の実施形態の軟磁性体薄膜
を利用した磁性体薄膜MI素子の制御装置を模式化して
示した図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a control device of a magnetic thin film MI element using a soft magnetic thin film according to a first embodiment of the present invention.

【図6】本発明に係わる第一の実施形態の軟磁性体薄膜
を利用した磁性体薄膜MI素子の制御装置の電子回路の
一例を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of an electronic circuit of a controller for a magnetic thin film MI element using a soft magnetic thin film according to a first embodiment of the present invention.

【図7】本発明のMI素子の制御装置の外部磁界Hex[O
e]−出力電圧EOUT[V]の関係を示すグラフである。
FIG. 7 shows an external magnetic field H ex [O of the MI device control apparatus of the present invention.
It is a graph which shows the relationship of e] -output voltage EOUT [V].

【図8】本発明に係る第二の実施形態のMI効果を用い
た磁性体薄膜MI素子の構成を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a magnetic thin film MI element using the MI effect of a second embodiment according to the present invention.

【図9a】本発明に係わる第二の実施形態の磁性体薄膜
MI素子にプラス側から外部磁界印加したとき及びマイ
ナス側から外部磁界を印加したときのMI特性を示す図
である。
FIG. 9a is a diagram showing MI characteristics when an external magnetic field is applied to the magnetic thin film MI element according to the second embodiment of the present invention from the positive side and when an external magnetic field is applied from the negative side.

【図9b】本発明にに係わる第二の実施形態の夫々異な
る特性をもつ磁性体薄膜MI素子のMI特性を示す図で
ある。
FIG. 9b is a diagram showing MI characteristics of magnetic thin film MI elements having different characteristics according to the second embodiment of the present invention.

【図10a】本発明に係わる第二の実施形態の磁性体薄
膜MI素子にイニシャルオフセット回路にてバイアス磁
界HΔを印加したときの薄膜MI素子の特性図である。
FIG. 10a is a characteristic diagram of a thin film MI element when a bias magnetic field H Δ is applied to the magnetic thin film MI element according to the second embodiment of the present invention by an initial offset circuit.

【図10b】本発明に係わる第二の実施形態の夫々異な
るMI特性をもつ磁性体薄膜MI素子にイニシャルオフ
セットにてバイアス磁界HΔを印加したときの薄膜MI
素子の特性図である。
FIG. 10b is a thin film MI when a bias magnetic field H Δ is applied to the magnetic thin film MI device according to the second embodiment of the present invention having different MI characteristics by an initial offset.
It is a characteristic view of an element.

【図11】本発明に係わる第二の実施形態の軟磁性体薄
膜を利用した磁性体薄膜MI素子の制御装置を模式化し
て示した図である。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a control device of a magnetic thin film MI element using a soft magnetic thin film according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明に係わる第二の実施形態の軟磁性体薄
膜を利用した磁性体薄膜MI素子の制御装置の電子回路
の一例を示した図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of an electronic circuit of a controller for a magnetic thin film MI element using a soft magnetic thin film according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体薄
膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差型
磁性体薄膜MI素子の構成を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a cross-type magnetic thin film MI element in which a soft magnetic thin film according to a third embodiment of the present invention is laminated so as to cross the directions of magnetic anisotropy.

【図14a】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体
薄膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差
型磁性体薄膜MI素子にプラス側から外部磁界を印加し
たとき及びマイナス側から外部磁界を印加したときのM
I特性を示す図である。
FIG. 14a is a diagram showing a case where an external magnetic field is applied from the positive side to a cross-type magnetic thin film MI element laminated so as to cross the directions of magnetic anisotropy of a soft magnetic thin film according to a third embodiment of the present invention; M when an external magnetic field is applied from the negative side
It is a figure which shows I characteristic.

【図14b】本発明に係わる第三の実施形態の夫々異な
るMI特性を持つ交差型磁性体薄膜MI素子のMI特性
を示す図である。
FIG. 14b is a diagram showing MI characteristics of a cross-type magnetic thin film MI element having different MI characteristics according to the third embodiment of the present invention.

【図15】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体薄
膜の磁気異方性を交差して積層した交差型磁性体薄膜M
I素子の制御装置を模式化して示した図である。
FIG. 15 is a cross-type magnetic thin film M in which the magnetic anisotropy of the soft magnetic thin film of the third embodiment according to the present invention is crossed and laminated.
It is the figure which showed the control apparatus of I element typically.

【図16】本発明に係わる第三の実施形態の軟磁性体薄
膜の磁気異方性の方向を交差するように積層した交差型
磁性体薄膜MI素子の制御装置の電子回路の一例を示し
た図である
FIG. 16 shows an example of an electronic circuit of a controller for a crossed magnetic thin film MI element in which a soft magnetic thin film according to a third embodiment of the present invention is laminated so as to cross the directions of magnetic anisotropy. Is a figure

【図17】従来のMI素子の制御装置の電子回路をブロ
ックで示した図である。
FIG. 17 is a block diagram showing an electronic circuit of a conventional MI element control device.

【図18】従来のMI素子の制御装置による外部磁界H
ex−出力(電圧)EOUT特性を示す図である。
FIG. 18 shows an external magnetic field H generated by a conventional MI element control device.
It is a figure which shows ex -output (voltage) EOUT characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、31…MI素子 2、32…DCバイアスコイル 3、23、33…負帰還バイアスコイル 4、24、34…検波回路 5、25…出力検出用素子(抵抗R1) 6、26、36…出力 7、…イニシャルオフセット回路 35…増幅器 37…負帰還抵抗 10、20、30…MI素子の制御装置 Hb…バイアス磁界 Hex…外部磁界 I1…負帰還電流(平衡電流) H1…外部磁界とのト−タル磁界がゼロとなる平衡磁界
(負帰還磁界)
1, 21, 31 ... MI element 2, 32 ... DC bias coil 3, 23, 33 ... Negative feedback bias coil 4, 24, 34 ... Detection circuit 5, 25 ... Output detection element (resistor R 1 ) 6, 26, 36 ... output 7, ... initial offset circuit 35 ... control device of the amplifier 37 ... negative feedback resistor 10, 20, 30 ... MI element H b ... bias field H ex ... external magnetic field I 1 ... negative feedback current (balanced current) H 1 ... Equilibrium magnetic field (negative feedback magnetic field) where the total magnetic field with the external magnetic field becomes zero

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 初見 正明 神奈川県横浜市青葉区荏田西1−3−1 スタンレー電気株式会社 横浜技術セ ンタ−内 (72)発明者 船岡 千洋 神奈川県横浜市青葉区荏田西1−3−1 スタンレー電気株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 塚田 桂 神奈川県横浜市青葉区荏田西1−3−1 スタンレー電気株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 佐野 寛幸 神奈川県横浜市青葉区荏田西1−3−1 スタンレー電気株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 横山 博夫 東京都目黒区中目黒2丁目9番地13号 スタンレー電気株式会社内 (72)発明者 入戸野 公浩 神奈川県横浜市青葉区荏田西1−3−1 スタンレー電気株式会社 技術研究所 内 (56)参考文献 特開2000−55996(JP,A) 特開2000−30921(JP,A) 特開2001−91608(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 33/02 - 33/10 H01L 43/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaaki Hatsumi 1-3-1 Eda Nishi, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stanley Electric Co., Ltd. Inside the Yokohama Technology Center (72) Inventor Chiyo Funaoka Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 1-3-1 Edanishi Stanley Electric Co., Ltd. Technical Research Institute (72) Inventor Katsura Tsukada 1-3-1 Edanishi, Aoba-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Stanley Electric Co., Ltd. Technical Research Institute (72) Hiroyuki Sano 1-3-1 Edanishi, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Stanley Electric Co., Ltd. Technical Research Laboratory (72) Inventor Hiroo Yokoyama 2-9-13 Nakameguro, Meguro-ku, Tokyo Stanley Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kimihiro Iritono 1-3-1 Edanishi, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stanley Electric Co., Ltd. Technical Research Institute (56) References JP-A-2000-55996 (JP, A) JP-A-2000-30921 (JP, A) JP-A-2001-91608 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 33 / 02-33/10 H01L 43/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁気インピーダンス素子(MI素子)の
制御装置において、該MI素子は、交差型磁気異方性薄
膜MI素子であり、外部磁界Hex[Oe]によって、
該MI素子の両端から検波回路を介して負帰還バイアス
コイルに接続し、該検波回路は、該MI素子の両端から
変化した電圧Vを読み取り、Iとなる電流を発生さ
せ、該MI素子に巻いた該負帰還バイアスコイルに供給
し、トータル磁界がゼロとなるHを発生させ、IIを
常に平衡にさせており、該負帰還バイアスコイルの終端
を出力検出用素子の一端に接続し、該出力検出用素子の
両端で出力を検出することを特徴とするMI素子の制御
装置。
1. A magneto-impedance element (MI element) control device, wherein the MI element is a cross-type magnetic anisotropic thin film MI element, and is controlled by an external magnetic field Hex [Oe].
Both ends of the MI element are connected to a negative feedback bias coil through a detection circuit, and the detection circuit reads the changed voltage V from both ends of the MI element and generates a current I I to cause the MI element to have a current. It is supplied to the wound negative feedback bias coil to generate H I that makes the total magnetic field zero and II is always balanced, and the end of the negative feedback bias coil is connected to one end of the output detection element, An MI element control device, wherein an output is detected at both ends of the output detection element.
【請求項2】 前記MI素子は、MI特性が非対称であ
り、その飽和領域でも測定できることを特徴とする請求
項1記載のMI素子の制御装置。
2. The MI element control device according to claim 1, wherein the MI element has an asymmetric MI characteristic and can be measured even in a saturation region thereof.
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