JP5572208B2 - 磁気センサ及びそれを用いた磁気平衡式電流センサ - Google Patents
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Description
図1及び図2(a)は、本発明の実施の形態に係る磁気平衡式電流センサを示す図である。本実施の形態においては、図1及び図2(a)に示す磁気平衡式電流センサは、被測定電流Iが流れる導体11の近傍に配設される。この磁気平衡式電流センサは、導体11に流れる被測定電流Iによる誘導磁界を打ち消す磁界(キャンセル磁界)を生じさせるフィードバック回路12を備えている。このフィードバック回路12は、被測定電流Iによって発生する磁界を打ち消す方向に巻回されたフィードバックコイル121と、3つの固定抵抗素子122a〜122cと、1つの磁気抵抗効果素子123とを有する。
式(1)
eff Hk=2(K・t1+K・t2)/(Ms・t1−Ms・t2)
したがって、本発明の磁気平衡式電流センサに用いる磁気抵抗効果素子は、反強磁性層を有しない膜構成を有する。
式(1)
eff Hk=2(K・t1+K・t2)/(Ms・t1−Ms・t2)
したがって、本発明の磁気平衡式電流センサに用いる固定抵抗素子は、反強磁性層を有しない膜構成を有する。
NiFeCr(シード層:4.2nm)/Fe70Co30(第1の強磁性膜:4nm)/Ru(反平行結合膜:0.38nm)/Co90Fe10(第2の強磁性膜:1nm)/Ni81.5Fe18.5(第2の強磁性膜:6nm)/Cu(非磁性層:3.5nm)/Ta(保護層:8nm)の膜構成を有し、5μm×200μmの大きさの固定抵抗素子について、AMR効果を調べた。その結果を図9(a),(b)に示す。なお、AMR効果は、抵抗変化率(ΔR/R(%))を測定することにより求めた。また、NiFeCr(シード層:6nm)/PtMn(反強磁性層:20nm)/Fe90Co10(第1の強磁性膜:1.25nm)/Ru(反平行結合膜:8.5nm)/Co90Fe10(第2の強磁性膜:1.4nm)/Ni81.5Fe18.5(第2の強磁性膜:6nm)/Cu(非磁性層:3nm)/Ta(保護層:8nm)の膜構成を有し、5μm×200μmの大きさの固定抵抗素子について、同様にAMR効果を調べた。その結果を図9(a),(b)に併記する。
Claims (8)
- 被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子で構成された磁気センサであって、前記固定抵抗素子は、反平行結合膜を介して第1の強磁性膜と第2の強磁性膜とを反強磁性的に結合させてなるセルフピン止め型の強磁性固定層を有しており、前記反平行結合膜は、0.3nm〜0.45nmの厚さを有するRu膜であり、前記第1の強磁性膜及び前記第2の強磁性膜は、磁化量の差が実質的にゼロであることを特徴とする磁気センサ。
- 前記磁気抵抗効果素子は、反平行結合膜を介して第1の強磁性膜と第2の強磁性膜とを反強磁性的に結合させてなるセルフピン止め型の強磁性固定層と、非磁性中間層と、軟磁性自由層とを有し、前記第1の強磁性膜及び前記第2の強磁性膜は、キュリー温度が略同じであり、かつ、磁化量の差が実質的にゼロであることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第1の強磁性膜が40原子%〜80原子%のFeを含むCoFe合金で構成され、前記第2の強磁性膜が0原子%〜40原子%のFeを含むCoFe合金で構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の磁気センサ。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の磁気センサを有し、被測定電流からの誘導磁界に応じた電圧差を生じる2つの出力を備える磁界検出ブリッジ回路と、前記磁気抵抗効果素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、前記誘導磁界を減衰させると共に前記キャンセル磁界をエンハンスする磁気シールドと、を具備し、前記電圧差により前記フィードバックコイルに通電して前記誘導磁界と前記キャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときの前記フィードバックコイルに流れる電流に基づいて前記被測定電流を測定することを特徴とする磁気平衡式電流センサ。
- 前記フィードバックコイル、前記磁気シールド及び前記磁界検出ブリッジ回路が同一基板上に形成されてなることを特徴とする請求項4記載の磁気平衡式電流センサ。
- 前記フィードバックコイルが、前記磁気シールドと前記磁界検出ブリッジ回路の間に配置され、前記磁気シールドが前記被測定電流に近い側に配置されることを特徴とする請求項4又は請求項5記載の磁気平衡式電流センサ。
- 前記磁気抵抗効果素子は、その長手方向が互いに平行になるように配置された複数の帯状の長尺パターンが折り返してなる形状を有し、前記誘導磁界及び前記キャンセル磁界が前記長手方向に直交する方向に沿うように印加されることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれかに記載の磁気平衡式電流センサ。
- 前記磁気シールドは、アモルファス磁性材料、パーマロイ系磁性材料、及び鉄系微結晶材料からなる群より選ばれた高透磁率材料で構成されていることを特徴とする請求項4から請求項7のいずれかに記載の磁気平衡式電流センサ。
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