JPS6266413A - 磁気抵抗効果型磁気センサ− - Google Patents
磁気抵抗効果型磁気センサ−Info
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- JPS6266413A JPS6266413A JP60206175A JP20617585A JPS6266413A JP S6266413 A JPS6266413 A JP S6266413A JP 60206175 A JP60206175 A JP 60206175A JP 20617585 A JP20617585 A JP 20617585A JP S6266413 A JPS6266413 A JP S6266413A
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- magnetic
- magnetization
- magnetoresistance effect
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば磁気抵抗効果型磁気ヘッドに通用する
磁気センサーに係わる。
磁気センサーに係わる。
本発明は一軸異方性を有する磁化困難軸方向に所要のバ
イアス磁界をり、えるとき、磁化容易軸方向の磁化率が
極めて大きくなることを利用した西感度の磁気抵抗効果
型磁気センサーである。
イアス磁界をり、えるとき、磁化容易軸方向の磁化率が
極めて大きくなることを利用した西感度の磁気抵抗効果
型磁気センサーである。
磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子という）を用いた磁気
センサー、例えば磁気抵抗効果型磁気ヘッドの基本的構
成は、第５図にボずように、磁気抵抗効果を有する金属
膜より成るＭＲ素子＋１１の両端に設けられた電極（２
＾）及び（２Ｂ）間にセンス電流ｌを通じ、信号磁界Ｈ
ｓｉｇによる抵抗変化をセンス電流ｉによる電圧の変化
とし°（検出するようになされている。
センサー、例えば磁気抵抗効果型磁気ヘッドの基本的構
成は、第５図にボずように、磁気抵抗効果を有する金属
膜より成るＭＲ素子＋１１の両端に設けられた電極（２
＾）及び（２Ｂ）間にセンス電流ｌを通じ、信号磁界Ｈ
ｓｉｇによる抵抗変化をセンス電流ｉによる電圧の変化
とし°（検出するようになされている。
この場合、ＭＲ素子（１）において、そのセンス電流ｌ
と磁化Ｍのなず角θが４５°となるように使用するのが
最も晶い感度が得られる。これは、ＭＲ素子（１１の膜
の比抵抗ρが、 ρ５ρ０＋Δρ ｃｏｓ’ θ ・・・＋１１
で表されるので、その変化率ｄρ／ｄθは、ｄ ｐ／ｄ
θ−−Δｐ ５ｉｎ２θ ・・・（２）となり、θ
−４５°で最大となることによる。
と磁化Ｍのなず角θが４５°となるように使用するのが
最も晶い感度が得られる。これは、ＭＲ素子（１１の膜
の比抵抗ρが、 ρ５ρ０＋Δρ ｃｏｓ’ θ ・・・＋１１
で表されるので、その変化率ｄρ／ｄθは、ｄ ｐ／ｄ
θ−−Δｐ ５ｉｎ２θ ・・・（２）となり、θ
−４５°で最大となることによる。
したがって、この柿の磁気センサー、例えば磁気ヘッド
では、通常ＭＲ素子に、センス電流ｌに対し、θ−４５
°の磁化Ｍが得られるようなバイアス磁界ＨＢを何らか
の方法で〜、える手段が講じられζいる。
では、通常ＭＲ素子に、センス電流ｌに対し、θ−４５
°の磁化Ｍが得られるようなバイアス磁界ＨＢを何らか
の方法で〜、える手段が講じられζいる。
このようなバイアス磁界を与えるための方法としては種
々の方法が提案されている。例えば、第６図に不ずよう
に、−軸異方性のＭＲ素子ｉｌｌに、その磁化容易軸ｅ
、ａ方向をセンス電流五の方向とし、これと垂直方向の
信号磁界Ｈｓｉｇを与える方向と同方向にバイアス磁界
Ｈ，を与えて磁化Ｍの方向を４５°回転させる。或いは
第７図に示すように、ＭＲ単素子磁化容す軸ｅ、ａ方間
に対して４５゜に、Ａｕ層等の良電気伝導性の層（３）
をストライプ状に形成したいわゆるバーバーポール構成
をとってセンス電流ｉの方向が異方性方向に４５°とな
るようにして無バイアス磁界で動作させる方法がある。
々の方法が提案されている。例えば、第６図に不ずよう
に、−軸異方性のＭＲ素子ｉｌｌに、その磁化容易軸ｅ
、ａ方向をセンス電流五の方向とし、これと垂直方向の
信号磁界Ｈｓｉｇを与える方向と同方向にバイアス磁界
Ｈ，を与えて磁化Ｍの方向を４５°回転させる。或いは
第７図に示すように、ＭＲ単素子磁化容す軸ｅ、ａ方間
に対して４５゜に、Ａｕ層等の良電気伝導性の層（３）
をストライプ状に形成したいわゆるバーバーポール構成
をとってセンス電流ｉの方向が異方性方向に４５°とな
るようにして無バイアス磁界で動作させる方法がある。
或いは、センス電流に対して異方性を７０°とし′ζバ
イアス磁界も与えるという方法も提案されている。
イアス磁界も与えるという方法も提案されている。
本発明は、磁気抵抗効果型磁気センサーにおいて、より
高い感度、すなわち、信号磁界に対する抵抗変化率ｄρ
／ｄｔ（をより大とするものである。
高い感度、すなわち、信号磁界に対する抵抗変化率ｄρ
／ｄｔ（をより大とするものである。
本発明は、第２図に示すように、磁気抵抗効果を有する
Ｆｅ−Ｎｉ、 Ｐｅ−Ｃｏ等の金属膜より成るＭＲ素子
＋１１の磁化容易軸方向ｅ、ａに信号磁界Ｈｓｉｇを与
え、困難軸方向り、ａに実効バイアス磁Ｗ４−１″ｊ、
え、これに対して所要の角度、置体的には４５°にセン
ス電流を通ずる。そしζ、バイアス磁界ＨＢの大きさは
、異方性磁界１（Ｋの（Ｃ／２）〜２倍、つまり ＜ＪＴｙ ２ ＞ ＨＫ≦ＨＢ≦２ＨＫ ・・・
（３）に選定する。
Ｆｅ−Ｎｉ、 Ｐｅ−Ｃｏ等の金属膜より成るＭＲ素子
＋１１の磁化容易軸方向ｅ、ａに信号磁界Ｈｓｉｇを与
え、困難軸方向り、ａに実効バイアス磁Ｗ４−１″ｊ、
え、これに対して所要の角度、置体的には４５°にセン
ス電流を通ずる。そしζ、バイアス磁界ＨＢの大きさは
、異方性磁界１（Ｋの（Ｃ／２）〜２倍、つまり ＜ＪＴｙ ２ ＞ ＨＫ≦ＨＢ≦２ＨＫ ・・・
（３）に選定する。
本発明による磁気抵抗効果型磁気センサーによれば、高
感度すなわち、瓜抗変化の大なる磁界検出を行うことが
できる。これについて説明する。
感度すなわち、瓜抗変化の大なる磁界検出を行うことが
できる。これについて説明する。
まず、磁化Ｍの方向を外部磁界によっ゛ζ変化させる場
合を考えると、磁化Ｍの方向に対し、垂直方向に外部磁
界を与えることが最も商い感度を得ることができる。そ
こで、今、第３図に示すように、Ｘ軸方向に磁化Ｍの方
向をとり、これに対し直交するｙ軸方向に信号磁界Ｈｓ
ｉｇを作用させる場合について考える。
合を考えると、磁化Ｍの方向に対し、垂直方向に外部磁
界を与えることが最も商い感度を得ることができる。そ
こで、今、第３図に示すように、Ｘ軸方向に磁化Ｍの方
向をとり、これに対し直交するｙ軸方向に信号磁界Ｈｓ
ｉｇを作用させる場合について考える。
この時、前記（１）及び（２）式で説明したように、磁
気抵抗効果を最大にするためには、センス電流ｌは、−
４５°方向に与えることになる。この状態での磁界Ｈｓ
ｉｇ、ずなわち、ｙ軸方向の磁界Ｈｙによる抵抗変化率
ｄρ／ｄＨＶは、ｙ軸方向の磁化率χｙに比例する。こ
れについて説明するに、今、Ｘ軸に対する磁ｙＩＨｙに
よる磁化Ｍの方向をθとすると、前記（２）式は、π／
２ずれて、ｄ ｐ／ｄθ−・Δｐ ｃｏｓ” θ
・・・（４）で表される。
気抵抗効果を最大にするためには、センス電流ｌは、−
４５°方向に与えることになる。この状態での磁界Ｈｓ
ｉｇ、ずなわち、ｙ軸方向の磁界Ｈｙによる抵抗変化率
ｄρ／ｄＨＶは、ｙ軸方向の磁化率χｙに比例する。こ
れについて説明するに、今、Ｘ軸に対する磁ｙＩＨｙに
よる磁化Ｍの方向をθとすると、前記（２）式は、π／
２ずれて、ｄ ｐ／ｄθ−・Δｐ ｃｏｓ” θ
・・・（４）で表される。
一方、ｙ軸方向の磁化率χｙは、次のように定義される
。
。
（μ０は透磁率、Ｍｙはｙ軸方向の磁化）であり、また
、ＭＹとθの関係は、 Ｍｙ ＝Ｍｓ−ｓｉｎθ ・・・Ｃ６）（
Ｍｓは飽和磁化）である。
、ＭＹとθの関係は、 Ｍｙ ＝Ｍｓ−ｓｉｎθ ・・・Ｃ６）（
Ｍｓは飽和磁化）である。
これらによって抵抗変化率ｄρ／ ｄ Ｈｙを求めると
、 ｄρ ｄρ ｄθ ａＭｙ ａＨｙ ｄθ ａＭｙ ａＨｙ となり、抵抗変化率はｙ軸方向の磁化率χｙに比例する
ことになる。
、 ｄρ ｄρ ｄθ ａＭｙ ａＨｙ ｄθ ａＭｙ ａＨｙ となり、抵抗変化率はｙ軸方向の磁化率χｙに比例する
ことになる。
そして、上述の本発明構成によれば、このχｙが大きく
得られるものであり、これによって大きな抵抗変化率が
得られるのである。すなわち、ＭＲ単素子１）の磁化容
易軸方向及び信号磁界Ｈｓｉｇ方向をｙ軸方向とし、バ
イアス磁界ＨＨの方向をＸ軸方向に選定する状況下での
ｙ軸方向の磁化率χｙは、次のように表される。
得られるものであり、これによって大きな抵抗変化率が
得られるのである。すなわち、ＭＲ単素子１）の磁化容
易軸方向及び信号磁界Ｈｓｉｇ方向をｙ軸方向とし、バ
イアス磁界ＨＨの方向をＸ軸方向に選定する状況下での
ｙ軸方向の磁化率χｙは、次のように表される。
但し、ここでｈは規格化したバイアス磁界で、ＨＫ
χａは・
なる値である。
つまり、ｈ−１、すなわちバイアス磁界Ｈ，がＨＫとほ
ぼ等しいときχｙは無限大となる。第２図は、（８）及
び（９）式に基づくバイアス磁界り一磁化率χｙ’／χ
０との関係を示した曲線である（先着発行、磁気工学講
座５、磁気薄膜工学参照）。ここにχｙ′は磁化率χｙ
の実数部分、χ０は磁化容易軸と直交する方向にバイア
ス磁界を与えた場合のこれと同方向の磁化率であり、こ
れより、前記（３）式のようにＸ方向のバイアス磁界を
異方性磁界ＨＫの（，５／ ２ ＞〜２倍とするとき、
その磁化率χｙ’／χ０が１以−ヒに、すなわち、少な
くとも従来のバイアス磁界を磁化容易軸方向と直交する
磁化困難軸に与えこれと同方向に信号磁界を与えた場合
と同等以上の抵抗変化率、つまり感度が得られることに
なる。
ぼ等しいときχｙは無限大となる。第２図は、（８）及
び（９）式に基づくバイアス磁界り一磁化率χｙ’／χ
０との関係を示した曲線である（先着発行、磁気工学講
座５、磁気薄膜工学参照）。ここにχｙ′は磁化率χｙ
の実数部分、χ０は磁化容易軸と直交する方向にバイア
ス磁界を与えた場合のこれと同方向の磁化率であり、こ
れより、前記（３）式のようにＸ方向のバイアス磁界を
異方性磁界ＨＫの（，５／ ２ ＞〜２倍とするとき、
その磁化率χｙ’／χ０が１以−ヒに、すなわち、少な
くとも従来のバイアス磁界を磁化容易軸方向と直交する
磁化困難軸に与えこれと同方向に信号磁界を与えた場合
と同等以上の抵抗変化率、つまり感度が得られることに
なる。
第１図を参照して本発明を磁気ヘッドに通用する場合の
一例を説明する。図において（ｌＯ）は、磁気記録媒体
で、紙面と直交する方向に移行するようになされている
。（１１）は本発明による磁気ヘッドを全体としてボし
、これは基＄２（１２）上に、その磁気記録媒体（ＩＴ
ｌ）との対接ないしは対向面に臨んで、磁気抵抗効果を
有するＰｅ−Ｎｉ、 Ｆｅ−Ｃ。
一例を説明する。図において（ｌＯ）は、磁気記録媒体
で、紙面と直交する方向に移行するようになされている
。（１１）は本発明による磁気ヘッドを全体としてボし
、これは基＄２（１２）上に、その磁気記録媒体（ＩＴ
ｌ）との対接ないしは対向面に臨んで、磁気抵抗効果を
有するＰｅ−Ｎｉ、 Ｆｅ−Ｃ。
等の金属膜より成るＭＲ素子＋１１が被着される。この
ＭＲ素子＋１１は、その磁化容易軸方向が、磁気記録媒
体（１０）との対接ないしは対向向（２３）と直交する
方向、ずなわら信号磁界Ｈｓｉｇに沿う方向に、選定さ
れる。また、このＭＲ単素子１）上には、良電気伝導度
層（１３）の例えばＡｕ層がバーバーポール状に軸ｅ、
ａと４５°をなす傾きに所要の幅とピッチに平行配列し
て被着する。そして、その両端に電極（１４Ａ ）及び
（１４Ｂ＞を被着し、これら間にセンス電流ｉを通じて
この電流ｉが、軸ｅ、ａとはば４５°をなしてＭＲ単素
子１）に流れるようにする。またこのＭＲ単素子１１に
バイアス磁界ＨＢを与えるためのバイアス磁界印加手段
（１５）を設ける。
ＭＲ素子＋１１は、その磁化容易軸方向が、磁気記録媒
体（１０）との対接ないしは対向向（２３）と直交する
方向、ずなわら信号磁界Ｈｓｉｇに沿う方向に、選定さ
れる。また、このＭＲ単素子１）上には、良電気伝導度
層（１３）の例えばＡｕ層がバーバーポール状に軸ｅ、
ａと４５°をなす傾きに所要の幅とピッチに平行配列し
て被着する。そして、その両端に電極（１４Ａ ）及び
（１４Ｂ＞を被着し、これら間にセンス電流ｉを通じて
この電流ｉが、軸ｅ、ａとはば４５°をなしてＭＲ単素
子１）に流れるようにする。またこのＭＲ単素子１１に
バイアス磁界ＨＢを与えるためのバイアス磁界印加手段
（１５）を設ける。
この手段（１５）は、例えばＭＲ単素子１１を挟んでＮ
Ｓ磁極が配置された永久磁石によって構成し得、バイア
ス磁界■ＩＢがＭＲ単素子１）の磁化困難軸方向り、ａ
に沿って与えられるようにする。そして、この磁界ＨＢ
をＭＲ素子＋１１の異方性磁界ＨＫに（Ｌン２）Ｈｘ≦
ＨＢ≦２ＨＫの範囲で近似する値に選定する。
Ｓ磁極が配置された永久磁石によって構成し得、バイア
ス磁界■ＩＢがＭＲ単素子１）の磁化困難軸方向り、ａ
に沿って与えられるようにする。そして、この磁界ＨＢ
をＭＲ素子＋１１の異方性磁界ＨＫに（Ｌン２）Ｈｘ≦
ＨＢ≦２ＨＫの範囲で近似する値に選定する。
このようにして、磁気記録媒体（１０）からの信号磁界
を、電極（１４Ａ）及び（１４Ｂ ）間の抵抗変化とし
てセンス電流ｉの通電によって電圧変化として検出する
ことができる。
を、電極（１４Ａ）及び（１４Ｂ ）間の抵抗変化とし
てセンス電流ｉの通電によって電圧変化として検出する
ことができる。
尚、上述した例では再生磁気ヘッドに本発明を適用した
場合であるが、各種磁気検出素子、つまり磁気センサー
として通用できるものである。
場合であるが、各種磁気検出素子、つまり磁気センサー
として通用できるものである。
、ト述したように、本発明によれは、磁気抵抗変化率の
晶い磁気センサーを得ることができるので、感度の良い
磁気ヘッドなどを得ることができ、その実用１−の利益
は大である。
晶い磁気センサーを得ることができるので、感度の良い
磁気ヘッドなどを得ることができ、その実用１−の利益
は大である。
第１図は本発明を磁気ヘッドに適用した場合の一例の路
線的平面図、第２図は本発明による磁気抵抗効果型磁気
センサーの基本的構成図、第３図はその説明図、第４図
はバイアス磁界−磁化率曲線図、第５図〜第７図は従来
の磁気ヘッドの説明図である。 ｉｌｌはＭＲ単素子（１（＋＞は磁気記録媒体、（１１
）は磁気ヘット、（１３）は良電気伝導層、（１５）は
バイアス磁界印加手段である。
線的平面図、第２図は本発明による磁気抵抗効果型磁気
センサーの基本的構成図、第３図はその説明図、第４図
はバイアス磁界−磁化率曲線図、第５図〜第７図は従来
の磁気ヘッドの説明図である。 ｉｌｌはＭＲ単素子（１（＋＞は磁気記録媒体、（１１
）は磁気ヘット、（１３）は良電気伝導層、（１５）は
バイアス磁界印加手段である。
Claims (1)
- 一軸異方性の磁気抵抗効果素子を有し、該磁気抵抗効果
素子の磁化容易軸方向に信号磁界を与え、磁化困難軸方
向にバイアス磁界を与え、これに対して所要の角度にセ
ンス電流を通ずるようにした磁気抵抗効果型磁気センサ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60206175A JPS6266413A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 磁気抵抗効果型磁気センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60206175A JPS6266413A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 磁気抵抗効果型磁気センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266413A true JPS6266413A (ja) | 1987-03-25 |
Family
ID=16519051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60206175A Pending JPS6266413A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 磁気抵抗効果型磁気センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266413A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4972284A (en) * | 1989-01-03 | 1990-11-20 | Eastman Kodak Company | Deposited permanent magnet for hard and easy axes biasing of a magnetoresistive head |
| US5412524A (en) * | 1991-12-05 | 1995-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magneto-resistive head |
| US5737156A (en) * | 1993-11-08 | 1998-04-07 | Seagate Technology, Inc. | Barberpole MR sensor having interleaved permanent magnet and magnetoresistive segments |
| WO2012105459A1 (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-09 | 公立大学法人大阪市立大学 | 電力計測装置 |
| JP2013205120A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Osaka City Univ | 電力計測装置 |
| WO2014208105A1 (ja) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 公立大学法人大阪市立大学 | 温度補償付磁気センサ素子とそれを用いた磁気センサおよび電力測定装置 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP60206175A patent/JPS6266413A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4972284A (en) * | 1989-01-03 | 1990-11-20 | Eastman Kodak Company | Deposited permanent magnet for hard and easy axes biasing of a magnetoresistive head |
| US5412524A (en) * | 1991-12-05 | 1995-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magneto-resistive head |
| US5585985A (en) * | 1991-12-05 | 1996-12-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magneto-resistive head including a film of hard magnetic material |
| US5737156A (en) * | 1993-11-08 | 1998-04-07 | Seagate Technology, Inc. | Barberpole MR sensor having interleaved permanent magnet and magnetoresistive segments |
| WO2012105459A1 (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-09 | 公立大学法人大阪市立大学 | 電力計測装置 |
| CN103477235A (zh) * | 2011-02-01 | 2013-12-25 | 辻本浩章 | 功率测量装置 |
| US9329213B2 (en) | 2011-02-01 | 2016-05-03 | Sirc Co., Ltd. | Power measuring apparatus |
| JP2013205120A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Osaka City Univ | 電力計測装置 |
| CN104380122A (zh) * | 2012-03-27 | 2015-02-25 | 公立大学法人大阪市立大学 | 功率测量装置 |
| US9689905B2 (en) | 2012-03-27 | 2017-06-27 | Osaka City University | Power measurement apparatus |
| WO2014208105A1 (ja) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 公立大学法人大阪市立大学 | 温度補償付磁気センサ素子とそれを用いた磁気センサおよび電力測定装置 |
| JPWO2014208105A1 (ja) * | 2013-06-28 | 2017-02-23 | 公立大学法人大阪市立大学 | 温度補償付磁気センサ素子とそれを用いた磁気センサおよび電力測定装置 |
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