JPS584992A - 磁気電気変換素子 - Google Patents

磁気電気変換素子

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JPS584992A
JPS584992A JP56101183A JP10118381A JPS584992A JP S584992 A JPS584992 A JP S584992A JP 56101183 A JP56101183 A JP 56101183A JP 10118381 A JP10118381 A JP 10118381A JP S584992 A JPS584992 A JP S584992A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気記録媒体に記録された情報を読み出すため
の磁気電気変換素子の改良に関する。
磁気抵抗効果を利用した磁気電気変換素子はパーマロイ
等の金属薄膜で実現でき、ホール効果を利用した素子に
比べ製造が容易、動作温度が広い特徴を有する。したが
って、ホール効果を利用した素子に比べ安価で信頼性の
高い素子を実現できる。
ところで、磁気抵抗効果(以下FMR効果と略す)は磁
化ベクトルMと電流ベクトルJのなす角度θにより次式
で表わせる。
RM = Ro−ΔRXCO52θ ・・・・・・・・
・(1)但し、Roは初期抵抗、−ΔRは抵抗値の変化
幅である。(1)式から明らかなごとく、θが零付近で
は抵抗値RMの変化率(dRM/dθ)が小さいため、
θが45°の近辺で動作するととく該Mあるいは該Jに
偏倚を与える必要がある。偏倚を与える方法としては、
次の2種が知られている。
+l)  MR効果を利用した素子の近傍に薄膜永久磁
石、あるいは電流により磁界源を設ける方法。
(2)MR効果全利用した素子に電流を与える電極の形
状を適当に定め、電流の方向を偏倚させる方法。この方
法は、前者の方法に比較して製造工程数を著しく低減で
きる利点を有する。
後者の方法による磁気電気変換素子は、第1図に示すよ
うに、単一磁区構造?有するMR効果素片1の両端に電
流源に接続するための接点2,3を設け、かつ素片の両
接点間に素片の長手方向に対し一定の傾斜角をなす偏倚
電極4を設けた構造が知られている。かかる構造の磁気
電気変換素子は、自発磁化の方向が素片内で同一(この
場合長手方向)であるいわゆる単一磁区構造を前提とし
たものであるが、単一磁区構造の素片の端部には磁極が
存在するため不安定で、素片の厚み、形状或いは磁気的
な履歴によって、第1図に点線で示すようなより安定な
還流磁区構造となり易い。素片が単一磁区構造から還流
磁区構造に変わると、磁気電気変換素子の感度は著しく
低下する。
すなわち、接点2から接点3に向うごとく電流を与える
と、接点2.3と偏倚電極4により電流ベクトルJけ接
点及び偏倚電極の辺にほぼ直角に向く。自発磁化ベクト
ルMoば素片1の長手方向とほぼ平行をなす方向に向き
、外部磁界L x tが零のときは該JとMoはθ0な
る角度で交わる。外部磁界Ha x lが第1図矢印に
示すごとき向に与えられると磁化ベクトルはそれに応じ
てMoO向から度は左半分で(θ。+θI )、右半分
では(θ。−θ1)となり、MR効来が相殺され、磁気
電気変換素子全体としては感度が著しく低下することに
なる。
本発明の目的は、MR効果を利用し安定でかつ高感度の
磁気電気変換素子を提供することにある。
かかる目的を奏す本発明磁気電気変換素子の特徴とする
ところは、還流磁区構造のMR効果素片を使用し、偏倚
電極を自発磁化方向の異なる領域に跨って設けかつ素片
の長手方向に対する傾斜方向を自発磁化方向の異なる領
域で逆にした点にある。具体的には、自発磁化方向の異
なる領域に跨って設けた偏倚電極の傾斜方向を、各領域
における偏倚電極によって偏倚された電流の流通方向と
外部磁界によって偏倚された自発磁化方向との交差角を
共に大きく或いは小さくするようにした点に本発明の特
徴がある。
以下、本発明を実施例として示した図面により詳細に説
明する。
第2図は本発明の磁気電気変換素子の一実施例を示すも
ので、21は自発磁化方向(自軸矢印)が還流(図で時
計方向)をなすいわゆる還流磁区構造を有するMR効果
素片、22及び23けMR効果素片21の両端に設けら
れ電流源(図示せずンに接続される接点、24はMR効
果素片21上へ自発磁化方向の異なる領域に跨るように
設けた偏倚電極で、自発磁化方向の異なる領域でその素
片の長手方向に対する傾斜方向が逆となるように形成さ
れている。即ち、図で自発磁化方向が上部から下部に向
う素片21の右側の領域に設けられる偏倚電極部分24
aの傾斜方向は右下り、自発磁化方向が下部から上部に
向う素片21の左側の領域に設けられる偏倚電極部分2
4bの傾斜方向は左下り、となるように形成される。偏
倚電極を複数個設ける場合には、自発磁化方向の同じ領
域に設ける偏倚電極部分全回じ角度で同じ方向へ傾斜、
即ち略平行に配置する。接点22及び23の偏倚電極2
4に対向する部分端部は、対向する偏倚電極部分と同じ
方向に同じ角度傾斜させである。偏倚電極24及び接点
22.23をこのように形成することにより、電流ベク
トルJは接点22から素片21、偏倚電極24を経て接
点23へ流れる電流の素片21内の流通方向によって決
ることから、魚粕矢印で示すよう妬自発磁化方向の異な
る領域で素片の長手方向に対する傾斜方向を逆にするこ
とができる。この状態で、外部磁界H,,,e図の矢印
で示す方向に与えれば、磁化ベクトルM。
は偏倚されてM、の方向に向き、素片のすべての部分で
偏倚された磁化ベクトルM、と電流ベクトルJのなす角
度は大きくなる。外部磁界H,,を図の矢印で示す方向
と逆方向とすれば、M、とJのなす角度はすべての部分
で小さくなる。
かかるごとく、自発磁化の方向に応じて電流の偏倚方向
を互いに逆となすことにより還流磁区構造を有するMR
効果素片を利用した磁気電気変換素子磁気−電気変換感
度を高くすることができる。
かかる磁気電気変換素子の出力電圧最大値v、、□は次
式で与えられる。
ΔV□8=ΔRXI・・・・・・・・・(2)ここで、
ΔRは(1)式と同じ、■は接点2から3に流れる全電
流である。
第(2)式から明らかなどと< 、Vm@Kを大きくす
るためにはΔRと■を増せば良い。ところが、電流工は
該素片の温度上昇等の面から上限が定まる。
そこで該素片の有効長さを大きくして出力Vゆ、!ヲ大
きくすれば良い。
第3図(a) 、 Cb)は本発明磁気電気変換素子の
異なる実施例を示すもので、MR効果素片の長手方向の
寸法を大きくした場合にも安定でかつ高感度を呈する素
子構造に関する。素子の出力電圧の最大値Vゆ、!を大
きくするための望ましい手段として、素片の有効長即ち
長手方向の寸法を大きくする点があることは前述した通
りである。素片の長手方向の寸法を大きくすれば、第3
図(e)に示すように複数の還流磁区構造に分れるとと
がある。第3図(a)、(b)は、このような場合に適
した構造で、(a)け素片31の長手方向に沿って存在
する自発磁化方向の異なる領域31a、31bの境界に
沿って溝32を形成し、これによって単一の還流磁区構
造を強制的に保持するものであり、(b)は素片31を
長手方向に複数の素片部分311,312に分け、両部
分の境界に切欠33,34を形成すると共に両部分の長
手方向に沿って存在する自発磁化方向の異なる領域31
1aと311b及び312aと312bの境界に沿って
溝35及び36を形成し、これによって還流磁区構造が
複数個に分れても本発明の効果が発揮できるように、そ
れぞれ独立の還流磁区構造に分けるものである。第3図
の自軸矢印は自発磁化方向を示す。
また、第3図(a)、(b)に示す磁気電気変換素子を
複数個組合せてブリッジ回路として、例えば温度変化の
影響を除去した磁気電気変換装置を得ることができる。
この場合には、各磁気電気変換素子の自発磁化ベクトル
の方向を所望の方向にそろえる必要があるが、それは第
3図(a)、(b)に示す磁気電気変換素子の溝32,
35.36及び切欠35゜36を素片31の中心軸より
わずかにずらせて形成することにより達成することがで
きる。
第4図は差動4作をさせるように構成した本発明磁気電
気変換素子の他の実施例を示すものである。図において
、31は第3図中)と同じ構造のMR効果素片で、溝3
5.36及び切欠33,34によりそれぞれ還流磁区構
造を有する2個の素片部分311,312から構成され
ている。41゜42.43−は素片31の両端及び中央
部に設けた接点、44.45は各素片部分311,31
2に設けた偏倚電極で、一方の素片部分311における
偏倚電極44及び接点41.43の偏倚電極44に対向
する部分の傾斜方向は、他方の素片部分312における
偏倚電極45及び接点42゜43の偏倚電極45に対向
する部分の傾斜方向に対し図示するように逆となるよっ
て構成されている。この構成によって、接点41.43
間の磁気抵抗が増加するときは、接点42.43間の磁
気抵抗が減少するごとく動作する。従って、かかる構成
の磁気電気変換素子によれば、磁区構造の回油性が高ま
り、MR,効果の外部磁界に対する履歴を小さくできる
効果がある。
以上の説明は還流磁区構造を有するMR効果素片を一体
の強磁性体によって形成する場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。第5図は還流
磁区構造を有するMR効果素片t−2個の部材から構成
する場合の一実施例を示すものである。図において、5
1は第3図(a)に示すMR効果素片と同じ形状で溝5
2が長軸方向の一方端に開放し、これに−よって一対の
脚部分511a、511bが形成された長U字形部材5
11と、長U字形部材へ11の一対の脚部分端相互を磁
気的に接続する接続部材512とから構成された全体と
して還流磁区構造を有すMR効果素片、513は接続部
材512と長U字形部材511の一対の脚部分とを電気
的に絶縁する絶縁部材である。53及び54は長U字形
部材511の一対の脚部分511a、511bの端部付
近に設けた接点、55は長U字形状部材511の長軸方
向の他方端に設けた接点、56及び57は長U字形状部
材511の接点53.55間及び接点54.55間に設
けた偏倚電極で、これら偏倚電極及び偏倚電極に対向す
る接点の端部は他の実施例と同様に長軸方向に対して傾
斜している。この実施例によれば、脚部分をそれぞれ電
気的に独立して使用できるので、MR効果素片の有効長
を大きくするに等しい効果を有する。例えば、MR効果
素片の長さと幅を同一として第2図の実施例と第5図の
実・流側とを比較すると、第5図の接点53.54間の
磁気抵抗は第2図の接点22゜23間の磁気抵抗の4倍
となり、磁気電気変換素子としての出力が4倍にできる
以上は本発明を代表的な実施例を例に採って説明したが
、本発明はこれに限定されることなく種々の変形が可能
である。例えば、第2図、第3図(a)、Φ)及び第4
図の実施例における偏倚電極は自発磁化方向の異なる領
域に跨って形成されているが、これを自発磁化方向の異
なる領域の境界付近で分離した構造とすること、簿3図
(a)で溝32を長軸方向に沿って複数個に分割するこ
と、第3図(b)で素片部分を3個以上形成すること、
等の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の磁気電気変換素子を示す概略図、第2図
は本発明磁気電気変換素子の一実施例を示す概略図、第
3図は本発明の異なる実施例を説明するための概略図、
第4図は本発明の更に異なる実施例を示す概略図、第5
図は本発明の他の実施例を示す斜視図である。・ 21・・・MR効果素片、22.23・・・接点、24
・・・12図 ’f53  図 (C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、長手方向に沿って自発磁化方向が逆となる領域を有
    する還流磁区構造の磁気抵抗効果素片と、発磁化方向の
    異なる両領域上へ該素片の長手方向に対し一定の傾斜角
    を有して設けられ、これによって接点間に流れる電流の
    方向を偏倚させる偏倚電極とを具備すると共に、偏倚電
    極の傾斜方向を自発磁化方向の異なる領域で逆にしたこ
    とを特徴とする磁気電気変換素子。 2、特許請求の範囲第1項において、偏倚電極は、磁気
    抵抗効果素片の各領域において偏倚電極によって偏倚さ
    れた電流の流通方向と外部磁界によって偏倚された自発
    磁化方向との交差角を共に大きく或いは小さくするよう
    に該素片の長手方向に対して傾斜させたことを特徴とす
    る磁気電気変換素子。 3、特許請求の範囲第1項或いは第2項において、磁気
    抵抗効果素片の長手方向に沿って存在する自発磁化方向
    の異なる領域の境界に沿う少なくとも1個の溝を形成し
    たことを特徴とする磁気電気変換素子。 4、特許請求の範囲第10項から第3項において、偏倚
    電極を自発磁化方向の異なる領域の境界付近で分離した
    ことを特徴とする磁気電気変換素子。 5、特許請求の範囲第3項において、1個の溝が磁気抵
    抗効果素片の長手方向の一方端に開放し、これによって
    該素片が一対の脚部分を有す長U字形状を表し、一対の
    脚部分にはそれぞれ接点が設けられると共に脚部分相互
    間は接続部材により電気的絶縁を保ちながら磁気的に接
    続されていることを特徴とする磁気電気変換素子。
JP56101183A 1981-07-01 1981-07-01 磁気電気変換素子 Granted JPS584992A (ja)

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