KR100725753B1 - A device and a method of amplitude modulation using spin devices - Google Patents

A device and a method of amplitude modulation using spin devices Download PDF

Info

Publication number
KR100725753B1
KR100725753B1 KR1020060085445A KR20060085445A KR100725753B1 KR 100725753 B1 KR100725753 B1 KR 100725753B1 KR 1020060085445 A KR1020060085445 A KR 1020060085445A KR 20060085445 A KR20060085445 A KR 20060085445A KR 100725753 B1 KR100725753 B1 KR 100725753B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spin
amplitude modulation
magnetic field
amplitude
shielding layer
Prior art date
Application number
KR1020060085445A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정명화
조영훈
박승영
윤정범
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기초과학지원연구원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
Priority to KR1020060085445A priority Critical patent/KR100725753B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100725753B1 publication Critical patent/KR100725753B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C1/00Amplitude modulation
    • H03C1/36Amplitude modulation by means of semiconductor device having at least three electrodes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/205Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using magneto-resistance devices, e.g. field plates
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects

Abstract

An amplitude modulation device using a spin device and a method thereof are provided to improve signal to noise ration(SNR) by reducing low frequency noise(1/f noise) and noise from a transmission line. In an amplitude modulation device, a spin device(20) shows variation of electrical resistance proportional to the intensity of magnetic field. A lead(10) connects the spin devices and is used as a path for inputting a carrier or outputting a modulated wave. A shielding layer surrounds the top, the bottom or the whole structure of the amplitude modulation device. An insulation layer insulates the spin device, the lead and the shielding layer electrically as being located among the spin device, the lead and the shielding layer. The carrier is inputted by connecting the spin devices whose electrical resistance is changed according to external magnetic field, and the amplitude of the carrier is changed according to the magnetic field(modulated wave) applied to the spin device.

Description

스핀소자를 이용한 진폭변조 소자 및 방법{A DEVICE AND A METHOD OF AMPLITUDE MODULATION USING SPIN DEVICES}Amplitude Modulation Device and Method Using Spin Device {A DEVICE AND A METHOD OF AMPLITUDE MODULATION USING SPIN DEVICES}

도 1은 종래기술에 따른 트랜지스터를 이용한 진폭변조를 설명하기 위한 예시도1 is an exemplary diagram for explaining amplitude modulation using a transistor according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자의 개념도2 is a conceptual diagram of an amplitude modulation device according to an embodiment of the present invention

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자의 구성도3 is a block diagram of an amplitude modulator according to an embodiment of the present invention

도 4는 도 3의 단면구조도4 is a cross-sectional view of FIG. 3

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자에서 스핀소자의 평면구조 예시도5 is an exemplary plan view of a spin device in an amplitude modulation device according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명에 의한 진폭변조 소자의 입력전류에 따른 출력특성에 대한 일예시도6 is an exemplary view of the output characteristics according to the input current of the amplitude modulator according to the present invention

도 7은 본 발명에 의한 진폭변조 소자의 입력전류에 따른 출력특성에 대한 다른 예시도7 is another illustration of the output characteristics according to the input current of the amplitude modulation device according to the present invention

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

10 : 도선 20 : 스핀소자(GMR)10: wire 20: spin element (GMR)

31 : 절연층1 32 : 절연층231: insulation layer 1 32: insulation layer 2

40 : 여자코일 50 : 크레딩(Cladding)40: female coil 50: cladding

60 : 차폐층60: shielding layer

본 발명은 스핀소자인 스핀밸브형 거대자기저항 소자(이하 스핀밸브)와 자기터널접합형 터널링 자기저항소자(이하 자기터널접합)를 이용하여 진폭변조를 구현하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자 및 방법에 관한 것이다.The present invention is an amplitude modulation device and method using a spin device that implements amplitude modulation using a spin valve type giant magnetoresistive element (hereinafter referred to as a spin valve) and a magnetic tunnel junction type tunneling magnetoresistive element (hereinafter referred to as a magnetic tunnel junction) as spin elements. It is about.

한편, 본 발명은 반송파의 진폭을 변조파 즉, 자기장으로 제어하여 반송파의 진폭을 변화시켜 피변조파로 출력하는 변조기술에 속하는 것이고, 센서 주변에 조성된 환경 및 물리량을 변조파로 이용하여 이것의 변화를 반송파의 진폭이 변화된 피변조파로 출력하는 신호처리기술 및 센서 활용기술에 속하는 것이다. 또한 저주파 잡음(1/f 잡음) 및 전송선로에서 유입되는 잡음을 감소시켜 신호대 잡음비(SNR)를 향상시키는 효과를 도모하는 잡음 감소기술에 속하는 것이다.On the other hand, the present invention belongs to a modulation technique in which the amplitude of a carrier wave is controlled by a modulated wave, that is, a magnetic field, and the amplitude of the carrier wave is changed and output as a modulated wave. This signal belongs to a signal processing technology and a sensor utilization technology for outputting a modulated wave whose amplitude of the carrier is changed. It also belongs to the noise reduction technology which aims to improve the signal-to-noise ratio (SNR) by reducing the low frequency noise (1 / f noise) and the noise flowing from the transmission line.

도 1은 종래기술에 따른 트랜지스터를 이용한 진폭변조를 설명하기 위한 예시도이다. 종래에는 트랜지스터를 이용하여 진폭변조를 구현하였으며, 이를 위해 변조파와 반송파를 트랜지스터의 베이스에 입력하고, 반송파 주파수에서 공진하는 LC회로를 구성하여 변조파를 얻었다. 그리고 종래의 센서들은 주로 직류 전압 또는 전류를 인가하여 센서 주변에 조성된 환경 및 물리량 따른 저항을 조사하는 방법을 사용하였으나 이는 저주파 잡음(1/f 잡음)에 쉽게 노출되는 단점을 가졌다.1 is an exemplary view for explaining amplitude modulation using a transistor according to the prior art. Conventionally, amplitude modulation is implemented using a transistor. For this purpose, a modulated wave is obtained by inputting a modulated wave and a carrier wave to a base of a transistor and configuring an LC circuit resonating at a carrier frequency. In addition, the conventional sensors mainly use a method of investigating resistance according to the environment and physical quantity formed around the sensor by applying a DC voltage or a current, which has a disadvantage of being easily exposed to low frequency noise (1 / f noise).

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 자장의 세기에 비례하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자; 상기 스핀소자들이 직렬 또는 병렬로 구성되도록 결선하며, 반송파를 입력받거나 피변조파를 출력하는 경로로 사용되는 도선; 진폭변조 소자의 최상단, 최하단 또는 전체를 둘러싸며, 불필요한 외부 자기장 또는 전기적 잡음을 차폐하는 차폐층; 상기 스핀소자, 도선, 차폐층 사이에 위치하여 전기적으로 절연하는 절연층;을 포함하여, The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, a spin element exhibiting a change in electrical resistance in proportion to the strength of the magnetic field; A conductive line connected to the spin elements in series or in parallel and used as a path for receiving a carrier wave or outputting a modulated wave; A shielding layer surrounding the top, bottom, or entirety of the amplitude modulation element and shielding unnecessary external magnetic fields or electrical noise; Including an insulating layer disposed between the spin element, the conductive wire, the shielding layer to electrically insulate

인가된 자장의 세기에 따라 반송파의 진폭이 변화하도록 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an amplitude modulation device and a method using a spin device such that the amplitude of the carrier wave changes according to the applied magnetic field strength.

본 발명은 스핀소자인 스핀밸브형 거대자기저항 소자(이하 스핀밸브)와 자기터널접합형 터널링 자기저항소자(이하 자기터널접합)를 이용하여 진폭변조를 구현하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 외부 자장에 따라 전기적 저항이 변화하는 스핀소자를 직렬 또는 휘스톤브리지 형태로 연결하여 반송파를 입력하고, 스핀소자에 인가되는 자기장(변조파)에 따라 반송파의 진폭이 변화하도록 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자 및 방법에 관한 것이다.The present invention is an amplitude modulation device and method using a spin device that implements amplitude modulation using a spin valve type giant magnetoresistive element (hereinafter referred to as a spin valve) and a magnetic tunnel junction type tunneling magnetoresistive element (hereinafter referred to as a magnetic tunnel junction) as spin elements. It is about. More specifically, the spin element is connected to the spin element in which the electrical resistance changes according to the external magnetic field in series or in a Wheatstone bridge form to input the carrier wave, and the spin element changes the amplitude of the carrier wave in accordance with the magnetic field (modulation wave) applied to the spin element. It relates to an amplitude modulation device and a method using.

본 발명에 의한 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자 및 방법은, 통신뿐만 아니라 계측시스템에서 데이터의 처리, 전달 및 변환에도 사용이 가능하며, 저주파 잡음(1/f 잡음) 및 전송선로에서 유입되는 잡음을 감소시켜 신호대 잡음비(SNR)를 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.The amplitude modulation element and method using the spin element according to the present invention can be used not only for communication but also for processing, transferring, and converting data in a measurement system, and inducing low frequency noise (1 / f noise) and noise flowing from a transmission line. It can be reduced to improve the signal-to-noise ratio (SNR).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the amplitude modulation element and method using a spin element according to the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자의 개념도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자는 자기결합 진폭변조 소자의 외부에서 인가된 자장의 세기에 따라 반송파의 진폭이 변화하도록 한 것으로서, 스핀소자를 이용하여 진폭변조를 구현하며, 이를 위해 스핀소자(20)를 연결하고, 그 일단은 그라운드처리하고 그 타단으로는 반송파를 입력하는 한편, 상기 회로에 외부 자장을 입력하여 변조파를 얻는다.2 is a conceptual diagram of an amplitude modulation device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the amplitude modulation device according to an embodiment of the present invention is to change the amplitude of the carrier wave according to the strength of the magnetic field applied from the outside of the magnetic coupling amplitude modulation device. Modulation is implemented, and for this purpose, the spin element 20 is connected, one end is grounded and the other end is inputted with a carrier wave, while an external magnetic field is inputted to the circuit to obtain a modulation wave.

즉, 본 발명에 의한 진폭변조 소자는 외부 자장에 따라 전기적 저항이 변화하는 스핀소자(20)를 반송파를 입력받거나 피변조파를 출력하는 경로가 되는 도선(10)으로 연결하여 반송파를 입력하고, 상기 스핀소자에 인가되는 자기장(변조파)에 따라 반송파의 진폭이 변화하도록 하는 것이다.That is, the amplitude modulator according to the present invention connects the spin element 20 whose electrical resistance changes according to an external magnetic field to a conductor 10, which is a path for receiving a carrier wave or outputting a modulated wave, and inputs a carrier wave. The amplitude of the carrier wave changes according to the magnetic field (modulation wave) applied to the spin element.

한편, 본 발명에 의한 진폭변조 소자에서 상기 자기장을 감지하는 스핀소자는 직렬로 연결되어 전압분배법칙을 사용하거나, 휘스톤브리지 형태로 결선될 수 있다. 상기 스핀소자의 길이와 폭은 100 ㎛ 이하로 진공 박막 증착방법 또는 도금방법으로 제작되고, 증착공정 후에 기존열처리 또는 고속열처리 공정을 거치는데, 열처리 공정중에 자기장을 인가하여 열적 안정성 및, 자기저항 특성을 변화 또는 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the amplitude modulation device according to the present invention, the spin element for sensing the magnetic field may be connected in series to use a voltage division law, or may be connected in a Wheatstone bridge form. The spin element has a length and width of 100 μm or less, and is manufactured by a vacuum thin film deposition method or a plating method, and after the deposition process, a conventional heat treatment or a high speed heat treatment process is performed. The thermal stability and magnetoresistance characteristics are applied by applying a magnetic field during the heat treatment process. It is desirable to change or improve the

또한, 상기 전기적 저항을 자장의 선형 또는 비선형의 함수로 표현할 수 있는 소자로써, 전류인가형 자화반전소자, 스핀회전력(spin torque), 스핀이동회전력(spin transfer torque), 스핀운동전달(spin momentum transfer) 효과 소자를 포함한 스핀밸브, 자기터널접합, 스핀트랜지스터 구조 또는 소자를 이용하고, 상기 소자에 인가되는 자장 또는 전류를 변조파나 반송파로 사용한다.In addition, as a device capable of expressing the electrical resistance as a linear or nonlinear function of the magnetic field, a current-applied magnetization inverting device, spin torque, spin transfer torque, spin momentum transfer ) A spin valve, a magnetic tunnel junction, a spin transistor structure or an element including an effect element is used, and a magnetic field or current applied to the element is used as a modulation wave or carrier wave.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자의 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자는 여자코일에 입력된 전류에 비례하는 자장이 발생하여 스핀소자에 인가되도록 한 것으로 진폭변조 소자에 여자코일을 적용한 것이다. 3 is a block diagram of an amplitude modulator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the amplitude modulation device according to the embodiment of the present invention generates a magnetic field proportional to the current input to the excitation coil, and applies the excitation coil to the amplitude modulation device.

본 발명에 의한 진폭변조 소자는, 자장의 세기에 비례하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 한개 이상의 스핀소자(20); 상기 스핀소자들이 직렬 또는 병렬로 구성되도록 결선하며, 반송파를 입력받거나 피변조파를 출력하는 경로로 사용되는 도선(10); 진폭변조 소자의 최상단, 최하단 또는 전체를 둘러싸며, 불필요한 외부 자 기장 또는 전기적 잡음을 차폐하는 차폐층; 상기 스핀소자, 도선, 차폐층 사이에 위치하여 전기적으로 절연하는 절연층;을 적어도 포함하여 이루어진다.The amplitude modulation element according to the present invention comprises at least one spin element 20 which exhibits a change in electrical resistance proportional to the strength of the magnetic field; A wire 10 connected to the spin elements in series or in parallel and used as a path for receiving a carrier wave or outputting a modulated wave; A shielding layer surrounding the top, bottom, or entirety of the amplitude modulation element, and shielding unnecessary external magnetic fields or electrical noise; And an insulating layer positioned between the spin element, the conductive wire, and the shielding layer to electrically insulate the insulating layer.

상기 스핀소자는 외부자장 또는 내부에 설치된 평판코일(여자코일)(40) 또는 여자도선에서 발생하는 자장의 세기에 비례하는 전기적 저항의 변화를 나타내고, 그 구조 및 물질의 성질에 따라 인가되는 자장의 세기에 반응하여 히스테리시스형, 선형, 비선형등의 자기저항 곡선을 가진다. 상기 스핀소자는 스핀밸브와 자기터널접합 외에 전기적 저항을 자기장의 함수로 표현될 수 있는 소자로 치환 가능한 범용성이 있고, 외부에서 인가되는 자장과 내부에 구성된 평판코일(여자코일) 또는 자장을 발생할 수 있는 여자도선에서 발생하는 자장 등을 이용한다. The spin element represents a change in electrical resistance proportional to the strength of the magnetic field generated from an external magnetic field or a flat coil (excited coil) 40 or an excitation conductor installed therein, and according to the structure and properties of the material, In response to the intensity, it has hysteresis, linear and nonlinear magnetoresistance curves. The spin element has a general purpose that can be replaced with a device that can be expressed as a function of the magnetic field in addition to the spin valve and the magnetic tunnel junction, and can generate a magnetic field applied from the outside and a flat coil (excited coil) or a magnetic field therein. Use magnetic fields generated by female conductors.

상기 절연층(30)은 스핀소자와 평판코일(여자코일) 또는 여자도선 사이, 도선과 차폐층 사이에 위치하여 각 도선 및 층간을 전기적으로 절연한다.The insulating layer 30 is positioned between the spin element and the flat coil (excitation coil) or the excitation lead, and between the conducting wire and the shielding layer to electrically insulate each lead and the interlayer.

한편 본 발명에 의한 진폭변조 소자는 평판코일(여자코일)(40) 또는 여자도선을 더 포함할 수 있는데, 상기 평판코일(여자코일)(40) 또는 여자도선은 암페어의 법칙과 비오사바르의 법칙에 따라 입력받은 변조파의 전압 또는 전류의 진폭에 비례하는 자장을 발생한다.Meanwhile, the amplitude modulator according to the present invention may further include a flat coil (excited coil) 40 or an excitation lead, and the flat coil (excited coil) 40 or an excitation lead may include the law of ampere and the biosava. According to the law, it generates a magnetic field proportional to the amplitude of voltage or current of modulated wave.

도 4는 도 3의 단면구조도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자의 단면구조는, 도선(10)으로 연결된 스핀소자(GMR;Giant Magneto Resistance)들(20), 상기 스핀소자들의 상부에 구비되는 절연층1(31), 상 기 절연층1의 상부에 구비되는 여자코일(40), 상기 여자코일을 감싸는 크레딩(Cladding)(50), 상기 크레딩의 상부에 구비되는 절연층2(32), 상기 절연층2의 상부에 구비되는 차폐층(60)으로 구성된다.4 is a cross-sectional view of FIG. 3. As shown in FIG. 4, the cross-sectional structure of an amplitude modulator according to an exemplary embodiment of the present invention includes spin element (GMR) (Giant Magneto Resistance) 20 connected to a conductive line 10, on top of the spin element. Insulation layer 1 (31) provided, the excitation coil 40 provided on the upper insulating layer 1, the cladding (Cladding) 50 surrounding the excitation coil, the insulating layer 2 provided on the upper And a shielding layer 60 provided on the insulating layer 2.

한편, 여자도선 주변에 위치한 자장 집속층 또는 여자도선 주변에 자장을 집속하는 효과가 있는 층의 형태는, 가운데가 넓고 스핀소자의 전극에 가까울수록 좁아지거나 가늘어지는 구조인 6각형 또는 8각형인 것이 바람직하다. 또한 궤환루프를 추가하여 선형성을 향상시키는 것이 바람직하다.On the other hand, the magnetic field focusing layer located around the female conductor or the layer having the effect of focusing the magnetic field around the female conductor has a hexagonal shape or an octagonal structure having a wider center and a narrower or thinner structure as it approaches the electrode of the spin element. desirable. It is also desirable to add a feedback loop to improve linearity.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자에서 스핀소자의 평면구조 예시도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 진폭변조 소자에서 스핀소자의 평면구조는 단일형, 병렬연결형, 직렬연결형으로 제작되어 디지털 진폭변조, 비선형 진폭변조, 선형 진폭변조 등에 응용될 수 있다.5 is an exemplary view illustrating a planar structure of a spin device in an amplitude modulation device according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 5, the planar structure of the spin element in the amplitude modulation device according to an embodiment of the present invention is manufactured in a single, parallel connection, series connection type to be applied to digital amplitude modulation, nonlinear amplitude modulation, linear amplitude modulation, etc. Can be.

즉, 스핀소자가 단일 소자로 배치되거나, 두개 이상이 병렬로 연결되어 배치되거나, 선폭이 다른 두개 이상이 병렬로 배치되어 보자력 또는 감도를 조정하거나, 두개 이상이 직렬로 구불구불한 형태로 연결되어 배치되거나, 선폭이 다른 두개 이상이 직렬로 구불구불한 형태로 사용되어 보자력 또는 감도를 조정할 수 있도록 한다.That is, the spin elements are arranged in a single device, two or more are arranged in parallel, or two or more different line widths are arranged in parallel to adjust coercive force or sensitivity, or two or more are twisted in series. Two or more arranged or different line widths can be used in series in a serpentine form to adjust the coercivity or sensitivity.

도 6은 본 발명에 의한 진폭변조 소자의 입력전류에 따른 출력특성에 대한 일예시도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 진폭변조 소자의 입력전 류에 따른 출력특성은 선형적인 특성을 보일 수 있다.6 is an exemplary view of the output characteristics according to the input current of the amplitude modulation device according to the present invention. As shown in Figure 6, the output characteristics according to the input current of the amplitude modulation element according to the present invention can exhibit a linear characteristic.

본 발명에 의한 진폭변조 소자는, 상술한 바와 같이, 외부 자장에 따라 전기적 저항이 변화하는 스핀소자를 연결하여 반송파를 입력하고, 스핀소자에 인가되는 자기장(변조파)에 따라 반송파의 진폭이 변화하도록 하여 진폭변조를 하는 것으로서, 상기 진폭변조 소자는 자기저항이 약 10%이고, 0 Oe 부근에서 인가자장에 선형적인 저항변화를 보이는 특성을 나타내는 소자가 사용된 경우이다.In the amplitude modulator according to the present invention, as described above, the carrier is input by connecting a spin element whose electrical resistance changes according to an external magnetic field, and the amplitude of the carrier is changed in accordance with a magnetic field (modulation wave) applied to the spin element. Amplitude modulation is performed when the amplitude modulation device has a magnetic resistance of about 10% and an element exhibiting a linear resistance change in the applied magnetic field in the vicinity of 0 Oe.

도 7은 본 발명에 의한 진폭변조 소자의 입력전류에 따른 출력특성에 대한 다른 예시도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 진폭변조 소자의 입력전류에 따른 출력특성은 히스테리시스 특성을 보일 수 있다.7 is another exemplary diagram of an output characteristic according to an input current of an amplitude modulator according to the present invention. As shown in FIG. 7, the output characteristic according to the input current of the amplitude modulator according to the present invention may exhibit hysteresis characteristics.

한편, 래치모드 또는 메모리(기억)모드를 이용하기 위하여 본 발명에 의한 상기 진폭변조 소자의 스핀소자에 펄스폭 100 ms 이하의 펄스형 자장을 이용하거나, 상기 진폭변조 소자의 평판코일 또는 여자도선에 펄스폭 100 ms 이하의 펄스형 전류를 인가하여 펄스형 자장을 생성하여 이를 이용한다.On the other hand, in order to use the latch mode or the memory (memory) mode, a pulse magnetic field having a pulse width of 100 ms or less is used for the spin element of the amplitude modulator according to the present invention, or a flat coil or an excitation conductor of the amplitude modulator. A pulsed current with a pulse width of 100 ms or less is applied to generate a pulsed magnetic field.

상기 진폭변조 소자는 자기저항이 약 50%이고, 0 Oe 부근에서 두 가지의 저항상태를 보이는 즉, 히스테리시스 특성이 뚜렷하게 나타나는 자기터널접합이 사용된 경우이다. The amplitude modulation element has a magnetic resistance of about 50%, and exhibits two resistance states near 0 Oe, that is, a magnetic tunnel junction in which hysteresis characteristics are distinctly used.

이 경우 두 가지 상태의 진폭만 나타내므로, 계측에서는 보자력 이상의 자기장 유무를 판별하는데 사용될 수 있으며, 통신에서는 디지털 진폭변조(진폭 shift keying; ASK)에 응용될 수 있다. 통신에 사용될 경우, 자기터널접합의 메모리 특성 에 기인하여 폭이 매우 짧은 펄스를 이용하여 절전효과를 기대할 수 있다. 예컨대 부호가 1 (고전위, high level)일 때 출력전압은 Csin ωt이고 부호가 0 (저전위, low level)일 때 출력전압은 Dsin ω t이다. 이때 CD는 스핀밸브 센서들의 저항값에 따라 결정되며 전압분배법칙에 따라 최대저항/(최대저항+최소저항) 또는 최소저항/(최대저항+최소저항)에 반송파의 진폭이 곱해진 값에 해당한다. 따라서 최소저항 값이 1 ㏀인 스핀밸브 센서의 자기저항비가 100%이고, 반송파의 진폭이 2 V인 경우 C는 2/(2+1) × 2 = 1.3 V, D는 1/(2+1) × 2 = 0.6 V에 해당한다.In this case, since only two states of amplitude are shown, the measurement can be used to determine the presence of a magnetic field above the coercive force, and the communication can be applied to digital amplitude modulation (ASK). When used for communication, the power saving effect can be expected by using a very short pulse due to the memory characteristics of the magnetic tunnel junction. For example, when the sign is 1 (high potential, high level), the output voltage is Csin ωt and when the sign is 0 (low potential, low level), the output voltage is Dsin ω t . At this time, C and D are determined by the resistance value of the spin valve sensors, and according to the voltage division law, the maximum resistance / (maximum resistance + minimum resistance) or minimum resistance / (maximum resistance + minimum resistance) is multiplied by the amplitude of the carrier wave. Corresponding. Therefore, when the magnetoresistance ratio of the spin valve sensor with the minimum resistance value of 1 가 is 100% and the amplitude of the carrier wave is 2 V, C is 2 / (2 + 1) × 2 = 1.3 V, and D is 1 / (2 + 1 ) × 2 = 0.6 V.

결국, 본 발명에 의한 스핀소자를 이용한 진폭변조 방법은, 자기장의 세기를 반송파의 진폭으로 출력할 수 있고, 전류의 세기를 반송파의 진폭으로 출력할 수 있으며, LC, 또는 RLC공진회로가 없어 구조가 단순하며, 집적회로에 유리하고, 높은 주파수에서 구동하기 때문에 저주파 잡음을 무시할 수 있다. 또한, 전송선로에서 유입 또는 발생하는 잡음에 의한 영향을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 통신, 계측 등 변조방식을 이용하는 다양한 응용에 적용될 수 있다.As a result, the amplitude modulation method using the spin element according to the present invention can output the strength of the magnetic field as the amplitude of the carrier wave, output the strength of the current as the amplitude of the carrier wave, and there is no LC or RLC resonant circuit. Is simple, advantageous for integrated circuits, and operates at high frequencies so that low frequency noise can be ignored. In addition, it is possible to reduce the effects of noise introduced or generated in the transmission line, as well as to be applied to various applications using a modulation method such as communication and measurement.

상기한 바와 같은 구성 및 작용은 하나의 실시예로서 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 변경하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에 종사하는 자에게는 자명한 것이다.The configuration and operation as described above are not limited to the claims of the present invention as an embodiment, and various changes and modifications are possible within the scope of not changing the technical spirit of the present invention. It is obvious to those who are engaged.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 스핀소자를 이용한 진폭변조 방법은 통신뿐만 아니라 계측시스템에서 데이터의 처리, 전달 및 변환에도 사용이 가능하며, 저주파 잡음(1/f 잡음) 및 전송선로에서 유입되는 잡음을 감소시켜 신호대 잡음비(SNR)를 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.According to the present invention as described above, the amplitude modulation method using the spin element can be used not only for communication but also for processing, transferring and converting data in a measurement system, and low frequency noise (1 / f noise) and noise introduced from a transmission line. It is possible to reduce the frequency of the signal to improve the signal-to-noise ratio (SNR).

Claims (9)

진폭변조 소자에 있어서,In amplitude modulator, 자장의 세기에 비례하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자(20); 상기 스핀소자들이 직렬 또는 병렬로 구성되도록 결선하며, 반송파를 입력받거나 피변조파를 출력하는 경로로 사용되는 도선(10); 진폭변조 소자의 최상단, 최하단 또는 전체를 둘러싸며, 불필요한 외부 자기장 또는 전기적 잡음을 차폐하는 차폐층(60); 상기 스핀소자, 도선, 차폐층 사이에 위치하여 전기적으로 절연하는 절연층(30);을 적어도 포함하며,A spin element 20 representing a change in electrical resistance proportional to the strength of the magnetic field; A wire 10 connected to the spin elements in series or in parallel and used as a path for receiving a carrier wave or outputting a modulated wave; A shielding layer 60 surrounding the top, bottom, or entirety of the amplitude modulation element and shielding unnecessary external magnetic fields or electrical noise; At least an insulating layer 30 disposed between the spin element, the conductive line, and the shielding layer to electrically insulate the spin element, the conductive line, and the shielding layer. 외부 자장에 따라 전기적 저항이 변화하는 상기 스핀소자를 연결하여 반송파를 입력하고, 상기 스핀소자에 인가되는 자기장(변조파)에 따라 반송파의 진폭이 변화하도록 하는 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자Amplitude modulation using a spin element characterized in that the carrier is input by connecting the spin element whose electrical resistance changes according to an external magnetic field, and the amplitude of the carrier wave changes according to the magnetic field (modulation wave) applied to the spin element. device 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스핀소자가 직렬로 연결되어 전압분배법칙을 사용하는 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자Amplitude modulation device using a spin device, characterized in that the spin device is connected in series using a voltage division law 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스핀소자가 휘스톤브리지 형태로 결선되는 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자Amplitude modulation device using a spin element, characterized in that the spin element is connected in the form of a Wheatstone bridge 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진폭변조 소자는,The amplitude modulation element, 평판코일(여자코일)(40) 또는 여자도선을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자Amplitude modulation element using a spin element, characterized in that it further comprises a flat coil (excited coil) 40 or an excitation conductor 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스핀소자는, The spin element, 그 길이와 폭이 각각 100㎛이하인 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자Amplitude modulation element using a spin element, characterized in that the length and width of each 100㎛ or less 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진폭변조 소자는,The amplitude modulation element, 도선으로 연결된 스핀소자(GMR)들, 상기 스핀소자들의 상부에 구비되는 절연층1, 상기 절연층1의 상부에 구비되는 여자코일, 상기 여자코일을 감싸는 크레딩(Cladding), 상기 크레딩의 상부에 구비되는 절연층2, 상기 절연층2의 상부에 구비되는 차폐층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 소자Spin elements (GMRs) connected by conductive wires, an insulating layer 1 provided on the spin elements, an excitation coil provided on the insulating layer 1, a cladding surrounding the excitation coil, and an upper portion of the crading Amplitude modulation device using a spin element, characterized in that consisting of an insulating layer 2 provided in the upper, and a shielding layer provided on the insulating layer 2 자장의 세기에 비례하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자(20)를 이용한 진폭변조 방법에 있어서,In the amplitude modulation method using the spin element 20 showing a change in electrical resistance proportional to the strength of the magnetic field, 상기 스핀소자들이 직렬 또는 병렬로 구성되도록 결선하며, 반송파를 입력받거나 피변조파를 출력하는 경로로 사용되는 도선과, 진폭변조 소자의 최상단, 최하단 또는 전체를 둘러싸며, 불필요한 외부 자기장 또는 전기적 잡음을 차폐하는 차폐층과, 상기 스핀소자, 도선, 차폐층 사이에 위치하여 전기적으로 절연하는 절연층을 적어도 포함하고,The spin elements are connected in series or parallel, and are used as a path for receiving a carrier wave or outputting a modulated wave, and surround the top, bottom, or whole of an amplitude modulator, and shield unnecessary external magnetic fields or electrical noise. At least an insulating layer disposed between the spin element, the conducting wire, and the shielding layer to electrically insulate the shielding layer, 상기 스핀소자를 직렬이나 휘스톤브리지 형태로 연결하여 반송파를 입력하고, 상기 스핀소자에 인가되는 자기장(변조파)에 따라 반송파의 진폭이 변화하도록 하는 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 방법A carrier is inputted by connecting the spin elements in series or in a Wheatstone bridge, and the amplitude of the carrier is varied according to a magnetic field (modulation wave) applied to the spin elements. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 스핀소자에 펄스폭 100 ms 이하의 펄스형 자장을 이용하는 것을 특징으로 하는 스핀소자를 이용한 진폭변조 방법Amplitude modulation method using a spin device, characterized in that for the spin device using a pulse type magnetic field of 100 ms or less pulse width
KR1020060085445A 2006-09-06 2006-09-06 A device and a method of amplitude modulation using spin devices KR100725753B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060085445A KR100725753B1 (en) 2006-09-06 2006-09-06 A device and a method of amplitude modulation using spin devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060085445A KR100725753B1 (en) 2006-09-06 2006-09-06 A device and a method of amplitude modulation using spin devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100725753B1 true KR100725753B1 (en) 2007-06-08

Family

ID=38358578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060085445A KR100725753B1 (en) 2006-09-06 2006-09-06 A device and a method of amplitude modulation using spin devices

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100725753B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101541763B1 (en) * 2014-01-14 2015-08-06 한국과학기술원 Magnetic sensor and modulator/demodulator using the same
CN111413654A (en) * 2020-04-14 2020-07-14 华中科技大学 System and method for reducing noise of tunnel magneto-resistance sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06317637A (en) * 1993-05-06 1994-11-15 Murata Mfg Co Ltd Magnetic detecting device
JPH0755408A (en) * 1993-06-11 1995-03-03 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device
KR20050012774A (en) * 2002-06-06 2005-02-02 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Sensor and method for measuring a current of charged particles
KR20050083943A (en) * 2002-12-20 2005-08-26 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 Method for measuring magnetostriction in magnetoresistive elements
KR20050116783A (en) * 2004-06-08 2005-12-13 미츠비시덴키 가부시키가이샤 Magnetic detector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06317637A (en) * 1993-05-06 1994-11-15 Murata Mfg Co Ltd Magnetic detecting device
JPH0755408A (en) * 1993-06-11 1995-03-03 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device
KR20050012774A (en) * 2002-06-06 2005-02-02 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Sensor and method for measuring a current of charged particles
KR20050083943A (en) * 2002-12-20 2005-08-26 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 Method for measuring magnetostriction in magnetoresistive elements
KR20050116783A (en) * 2004-06-08 2005-12-13 미츠비시덴키 가부시키가이샤 Magnetic detector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101541763B1 (en) * 2014-01-14 2015-08-06 한국과학기술원 Magnetic sensor and modulator/demodulator using the same
CN111413654A (en) * 2020-04-14 2020-07-14 华中科技大学 System and method for reducing noise of tunnel magneto-resistance sensor
CN111413654B (en) * 2020-04-14 2021-05-18 华中科技大学 System and method for reducing noise of tunnel magneto-resistance sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100403048C (en) Thin-film magnetic field sensor
US9341684B2 (en) Magnetic field sensing apparatus and methods
US11112467B2 (en) Magnetic field sensor circuit in package with means to add a signal from a coil
US9804235B2 (en) Single magnetoresistor TMR magnetic field sensor chip and magnetic currency detector head
CN104104376B (en) Push-pull type chip overturns half-bridge reluctance switch
EP0063397A1 (en) Magnetic sensor
US7495624B2 (en) Apparatus for detection of the gradient of a magnetic field, and a method for production of the apparatus
EP2610630B1 (en) Low hysteresis high sensitivity magnetic field sensor
CN102414570A (en) Ultra-sensitive magnetoimpedance sensor
JP2008249406A (en) Magnetic impedance effect element and its manufacturing method
US20030006763A1 (en) Magnetic impedance element
KR20050012774A (en) Sensor and method for measuring a current of charged particles
US20180316077A1 (en) Magnetoresistance effect device and high-frequency device
CN105074488A (en) Sensor element with temperature compensating function, and magnetic sensor and electric power measuring device which use same
Ripka Contactless measurement of electric current using magnetic sensors
US10804870B2 (en) Magnetoresistance effect device and high frequency device
JP4047955B2 (en) Magnetic impedance sensor
JP2000284030A (en) Magnetic sensor element
KR100725753B1 (en) A device and a method of amplitude modulation using spin devices
JPH052033A (en) Current sensor and setting method for range of detection current thereof
JPH11101861A (en) Magneto-resistance effect type sensor
CN108140725A (en) Magneto-resistance effect device
CN114243242A (en) Electrically shielded magnetic tunnel junction signal isolator
Takayama et al. Integrated thin film magneto-impedance sensor head using plating process
CN104422908A (en) Preparation process of magnetic sensation device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100528

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee