JP4904352B2 - 磁気センサ - Google Patents
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Description
前記外部磁界の一方向を正方向と、前記一方向とは逆方向を負方向としたときに、前記外部磁界の正方向への磁界強度変化に基づいて、前記第1の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第2の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保ち、
前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第2の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第1の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことを特徴とするものである。
前記外部磁界が負方向であるときの前記第1の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値X4は、前記負方向への磁界強度変化に基づいて変化する第2の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値X5よりも大きく、最大抵抗値X6よりも小さい値であり、
(固定抵抗値X1−最低抵抗値X2:最大抵抗値X3−固定抵抗値X1)の比率と、(最大抵抗値X6−固定抵抗値X4:固定抵抗値X4−最低抵抗値X5)の比率は同じであることが好ましい。このとき、前記固定抵抗値X1は、最低抵抗値X2と最大抵抗値X3との中間値であり、前記固定抵抗値X4は、最低抵抗値X5と最大抵抗値X6との中間値であることが好ましい。
横軸を外部磁界、縦軸を磁気抵抗効果素子の抵抗値としたR−H曲線上にて、前記第1の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第1の層間結合磁界Hin1は、前記外部磁界の正方向にシフトし、前記第2の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第2の層間結合磁界Hin2は、前記外部磁界の負方向にシフトしていることが好ましい。
前記第1の直列回路の前記第1の磁気抵抗効果素子と、前記第2の直列回路の前記第2の磁気抵抗効果素子とが並列に接続されるとともに、前記第1の直列回路の第2の磁気抵抗効果素子と、前記第2の直列回路の第1の磁気抵抗効果素子とが並列に接続され、
前記第1の直列回路での接続部の電位と、前記第2の直列回路での接続部の電位との差を差動電圧として出力する形態であることがより好ましい。
図5のように外部磁界(正方向の磁界)H1が、磁気センサ4に及ぼされると、前記外部磁界H1の方向と同方向に磁化されているフリー磁性層37の磁化37aは変動しない。よって、図10Bに示すように、外部磁界Hがゼロの位置から正方向に外部磁界H1を大きくしても前記第2の磁気抵抗効果素子12,13は、一定の抵抗値(固定抵抗値)X1を保っている。ただし、前記外部磁界H1の磁界強度がCの位置以上に強くなりすぎると、前記第2の磁気抵抗効果素子12,13の固定磁性層33の磁化33aが前記外部磁界H1の方向に反転するので、前記第2の磁気抵抗効果素子12,13の抵抗値Rは低下し始めるが、図10Aで説明したと同様、実際の使用において、外部磁界H1が磁界強度Cよりも大きくなる磁石5は使用しない。
また、前記層間結合磁界Hinの大きさは、下から、反強磁性層/固定磁性層/非磁性中間層/フリー磁性層の順に積層されている場合に、前記反強磁性層の膜厚を変えることでも調整できる。
前記第1の磁気抵抗効果素子10,11,40の長さ寸法L1は1700μm程度、第2の磁気抵抗効果素子12,13,41の長さ寸法L2は1700μm程度、前記第1の磁気抵抗効果素子10,11,40の前記非磁性中間層34の膜厚は、19〜23μm程度、前記第2の磁気抵抗効果素子12,13,41の前記非磁性中間層34の膜厚は、19〜23μm程度である。
2 第1部材
3 第2部材
4 磁気センサ
5 磁石
6 回路基板
7 素子台
10、11、40 第1の磁気抵抗効果素子
12、13、41 第2の磁気抵抗効果素子
14 第1の直列回路
15 第2の直列回路
16、42 入力端子
17、43 アース端子
18 第1の出力端子
19 第2の出力端子
20 差動増幅器
21 制御部
32 反強磁性層
33 固定磁性層
34 非磁性中間層
35、37 フリー磁性層
44 出力端子
H 外部磁界
H1 正方向の外部磁界
H2 負方向の外部磁界
Hin1、Hin2 層間結合磁界
HR−A、HR−B ヒステリシスループ
Claims (8)
- 外部磁界の磁界強度変化に基づいて抵抗値が変化する第1の磁気抵抗効果素子と、第2の磁気抵抗効果素子を直列に接続し、前記第1の磁気抵抗効果素子と前記第2の磁気抵抗効果素子間の接続部の電位を出力する直列回路を有し、
前記外部磁界の一方向を正方向と、前記一方向とは逆方向を負方向としたときに、前記外部磁界の正方向への磁界強度変化に基づいて、前記第1の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第2の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保ち、
前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第2の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第1の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことを特徴とする磁気センサ。 - 前記正方向の磁界強度変化に基づく前記第1の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向と、前記負方向の磁界強度変化に基づく前記第2の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向とは、前記外部磁界の無磁場状態を基準として逆傾向を示す請求項1記載の磁気センサ。
- 前記外部磁界が正方向であるときの前記第2の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値X1は、前記正方向への磁界強度変化に基づいて変化する前記第1の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値X2よりも大きく、最大抵抗値X3よりも小さい値であり、
前記外部磁界が負方向であるときの前記第1の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値X4は、前記負方向への磁界強度変化に基づいて変化する第2の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値X5よりも大きく、最大抵抗値X6よりも小さい値であり、
(固定抵抗値X1−最低抵抗値X2:最大抵抗値X3−固定抵抗値X1)の比率と、(最大抵抗値X6−固定抵抗値X4:固定抵抗値X4−最低抵抗値X5)の比率は同じである請求項2記載の磁気センサ。 - 前記固定抵抗値X1は、最低抵抗値X2と最大抵抗値X3との中間値であり、前記固定抵抗値X4は、最低抵抗値X5と最大抵抗値X6との中間値である請求項3記載の磁気センサ。
- 前記第1の磁気抵抗効果素子及び第2の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、及びフリー磁性層を有する同じ膜構成であり、
横軸を外部磁界、縦軸を磁気抵抗効果素子の抵抗値としたR−H曲線上にて、前記第1の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第1の層間結合磁界Hin1は、前記外部磁界の正方向にシフトし、前記第2の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第2の層間結合磁界Hin2は、前記外部磁界の負方向にシフトしている請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気センサ。 - 前記第1の層間結合磁界Hin1と、前記第2の層間結合磁界Hin2(絶対値)は、同じ大きさである請求項5記載の磁気センサ。
- 前記外部磁界の無磁場状態にて、前記第1の磁気抵抗効果素子と前記第2の磁気抵抗効果素子のどちらか一方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化は同じ方向であり、他方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化は反平行であり、前記第1の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化と前記第2の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化は同じ方向を向いている請求項5または6に記載の磁気センサ。
- 前記第1の磁気抵抗効果素子と前記第2の磁気抵抗効果素子は夫々、2つづつ設けられ、夫々、一つづつの前記磁気抵抗効果素子が第1の直列回路を構成するとともに、残りの第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子とが第2の直接回路を構成し、
前記第1の直列回路の前記第1の磁気抵抗効果素子と、前記第2の直列回路の前記第2の磁気抵抗効果素子とが並列に接続されるとともに、前記第1の直列回路の第2の磁気抵抗効果素子と、前記第2の直列回路の第1の磁気抵抗効果素子とが並列に接続され、
前記第1の直列回路での接続部の電位と、前記第2の直列回路での接続部の電位との差を差動電圧として出力する請求項1ないし7のいずれかに記載の磁気センサ。
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