JPS6345570A - 磁気センサ回路 - Google Patents

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】 ［概要］ 磁気抵抗素子をブリッジ接続して定電流駆動する磁気セ
ンサにおいて、ブリッジ接続の対角頂点となる入・出力
頂点と接地点にそれぞれ接続する電界効果型トランジス
タ（以下本明細書においてＦＥＴと略記する）を具備さ
せ、温度変化に対しても安定な動作を行う磁気センサと
している。

［産業上の利用分野］ 本発明は磁気抵抗素子をブリッジ接続し、磁界の強さ変
化などを検出する磁気センサの動作回路に関する。

非接触型センサとして磁束を検出するため半導体素子ま
たは強磁性金属薄膜素子を使用することが研究・開発さ
れたが、動作上周囲温度の影響を受は易く、簡易な構成
で温度変化に安定な動作のできるセンサが望まれている
。

［従来の技術］ 第５図は従来の磁気センサの回路構成である。

第５図において、１−１〜１−４は強磁性金属薄膜（例
えばニッケル・鉄合金Ｎ１−Ｆｅ）による磁気抵抗素子
で、これを２と示すブリフジ回路に接続する。３は演算
増幅器で定電圧回路４から駆動され、定電流をブリッジ
回路２に流す。例えば磁気センサを磁束の内部に置いた
とき、ブリッジ回路２の端子２−１．２−２間から磁束
の変化を抵抗の変化として検出し、端子５から電圧変化
として取り出すことができる。磁束変化が位置変化を換
算している場合には、変位検出もできる。そのときは小
型な構成とすることが要望され、電源回路とセンサ出力
信号増幅回路などを一体化した集積回路も開発されてい
る。

Ｃ発明が解決しようとする問題点］ 小型磁気センサは環境条件の変化、特に温度変化があっ
たとき、検出信号に誤差を生じることがあった。従来、
温度補償回路として単体構成の回路は存在するが、それ
を挿入接続するとセンサとして大型化するため、有効で
小型な回路を構成することが難しかった。

［問題点を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理構成を示す図である。第１図にお
いて、１−１〜１−４は例えば強磁性金属薄膜による磁
気抵抗素子、２はブリッジ回路で前記磁気抵抗素子を接
続したもの、５はブリッジ回路の対角頂点２−３．２−
４から取り出す電圧出力端子、６は定電流源、７はＦＥ
Ｔを示す。ブリッジ回路２に定電流を流し、出力端子５
から検出出力を取り出す磁気センサにおいて、本発明は
下記の構成を有する。即ちＦＥＴ７のゲート電極７−１
はブリッジ回路２の対角頂点の１つ２−１と接続し、ド
レイン電極７−２はブリッジ回路２の対角頂点２−２と
接続し、ソース電極７−３は接地８と接続する。

［作用］ 本発明の動作は、ＦＥＴ７の飽和領域におけるドレイン
電極７−２電流が、ゲート電極７−１゜ソース電極７−
３間の電圧に比例することを利用する。即ちドレイン７
−２に磁気抵抗素子ブリッジ回路２を接続し、磁気抵抗
素子の抵抗が変化したことをＦＥＴ素子７のゲート電圧
の制御に変換させる。そのため磁気抵抗素子ブリッジ回
路２に流れこむ電流が一定化できる。

［実施例コ 第２図は本発明の実施例として、ＦＥＴ７にエンハンス
メント型Ｎ−ＭＯ３ＦＥＴを使用し、定電流回路に帰還
抵抗９Ｒｄを接続する場合を示している。ＦＥＴ７のゲ
ート・ソース間電圧ＶＣＳ対ドレイン電流１ｄの関係を
示す図が第３図である。磁気抵抗素子のブリッジ２の合
成抵抗をＲとし、このＲが環境変化（温度変化）により
Ｒ＋Δｒと増大した場合、ドレイン電流ＩｄはΔＩｄだ
け小さくなる。そのとき抵抗９における電圧降下Ｒｄｘ
　（−ΔＩｄ）により、ｖｅｓはΔＶＧ！だけ上昇する
。第３図に示す特性線に示すようにドレイン電流はΔＩ
ｄだけ増大するから、ブリッジ回路２に流れる電流は一
定に保たれる。

逆にブリッジ回路２の抵抗がΔｒだけ減少すると、ドレ
イン電流はΔＩｄだけ大きくなる。Ｖ　（、３はΔＶａ
Ｓだけ減少するから、ゲート電圧もΔ■。。

減少し、ドレイン電流が小となり、電流は一定に保たれ
る。

第４図は第２図に示す回路を実際のＰ型シリコン基板１
０上に作り上げた例を示す。第４図Ａは平面図、第４図
Ｂは断面図で第４図Ａ中の矢印■−ＩＶ線で切断した場
合である。磁気抵抗素子（例えばＮ　ｉ　−Ｆ　ｅ）は
強磁性金属薄膜、配線部分１３は例えばアルミニウムの
金属配線とする。基板１０はＰ型シリコンとしたとき、
ＦＥＴ７のソースＳ、ドレインＤと帰還抵抗９はそれぞ
れｎ型１、　またＦＥＴ７のゲートＧはＰ型となる。な
お、１１はパッドで外部装置との接続端子、１２は回路
の保護膜で例えば酸化シリコンＳｉＯ２を使用する。

第２図・第４図について、ＦＥＴ７はエンハンスメント
型とする必要がある。それは第２図に示すＦＥＴ７とブ
リッジ２との接続では、ＦＥＴ７のドレイン電極がゲー
ト電極と同極性の電位となるからで、この回路構成では
デプリーション型ＦＥＴは使用できない。ＭＯＳ型は動
作特性と製造の都合で選定している。

［発明の効果］ このようにして本発明によると、極めて簡易な構成であ
っても環境条件特に温度が変化したとき、その影響を自
動補償する回路となっている。即ち自動温度補償回路を
内蔵したことと同じであるから、磁気センサを使用する
装置を極めて小型に構成し、且つ安定に動作させること
ができて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の実施例の回路構成を示す図、第３図は
第２図の動作説明用の図、 第４図は第２図に示す回路を組み立てたときの平面図と
断面図、 第５図は従来の磁気センサの構成を示す図である。 １−１〜１−４−・−磁気抵抗素子 ２・−・ブリッジ回路 ２−１〜２−４・−ブリッジ回路頂点 ５−・−電圧出力端子　　６一定電ｆＬａ７−・−ＦＥ
Ｔ ７−１・−・ゲート電極 ７−２−　ドレイン電極 ７−３−・〜ソース電極 特許出願人　　　　富士通株式会社 代理人　　　　弁理士　　鈴木栄祐 ■６ＳＶＧＳ 【 床うＩ１何の積八図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 I 、磁気抵抗素子（１−１）〜（１−４）をブリッジ
   （２）接続し、該ブリッジ（２）の或る対角頂点（２−
   １）、（２−２）間に定電流を流し、他の対角頂点（２
   −３）、（２−４）間より出力を取り出すようにした磁
   気センサにおいて、 対角頂点となる定電流の入力頂点（２−１）・出力頂点
   （２−２）及び接地点（８）に、それぞれ３電極（７−
   １）（７−２）（７−３）を接続する電界効果型トラン
   ジスタ（７）を具備することを特徴とする磁気センサ。 II、電界効果型トランジスタ（７）はエンハンスメント
   型Ｎ−ＭＯＳ電界効果型トランジスタであり、定電流源
   （６）とブリッジ（２）間に接続する帰還抵抗（９）を
   具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   磁気センサ。 III、磁気センサを構成する磁気抵抗素子（１−１）〜
   （１−４）・帰還抵抗（９）・電界効果型トランジスタ
   （７）は全てＰ型単結晶シリコンの基板（１０）上にモ
   ノリシック型として構成されたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の磁気センサ。