RU150181U1 - Магниторезистивный преобразователь - Google Patents
Магниторезистивный преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU150181U1 RU150181U1 RU2014133073/28U RU2014133073U RU150181U1 RU 150181 U1 RU150181 U1 RU 150181U1 RU 2014133073/28 U RU2014133073/28 U RU 2014133073/28U RU 2014133073 U RU2014133073 U RU 2014133073U RU 150181 U1 RU150181 U1 RU 150181U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetoresistive
- strips
- sensitive element
- converter according
- magnetically sensitive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
1. Магниторезистивный преобразователь, содержащий выполненный на подложке магниточувствительный элемент в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, расположенный между двух концентраторов, отличающийся тем, что в качестве подложки использован кремниевый кристалл с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя заглублениями, в которых размещены планарные концентраторы, магниточувствительный элемент размещен на поверхности кристалла в области между заглублениями, над магниточувствительным элементом размещена планарная катушка первого типа, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от магниточувствительного элемента первым слоем диэлектрика, над которой размещена планарная катушка второго типа, выполненная с возможностью формирования магнитного поля, перпендикулярного оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от первой планарной катушки вторым слоем диэлектрика.2. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в каждом плече мостовой схемы соединено, по меньшей мере, две магниторезистивные полоски.3. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с анизотропным магниторезистивным эффектом.4. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с гигантским магниторезистивным эффектом.5. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что концентраторы выполне
Description
МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Полезная модель относится к микроэлектронике и может быть использована в конструкции датчиков магнитного поля.
Известно изобретение по патенту Великобритании №2081973 (МПК H01L 43/04, опубл. 24.02.1982 г.), в котором описано техническое решение магниторезистивного преобразователя, содержащего размещенные на подложке два концентратора, между которыми размещен магниточувствительный элемент в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок.
Известно изобретение по патенту РФ №2181460 (МПК F17D 5/06, F16L 55/48, опубл. 20.04.2002 г.), в котором описано техническое решение магниторезистивного преобразователя, содержащего размещенные на подложке два концентратора, между которыми размещен магниточувствительный элемент в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок. Данное техническое решение может быть использовано в качестве прототипа.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании миниатюрного датчика магнитного поля с высокой чувствительностью, широким динамическим диапазоном и стабильно воспроизводимыми параметрами при его изготовлении.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в повышении соотношения сигнал/шум.
Повышение соотношения сигнал/шум соответственно улучшает чувствительность датчика.
Для достижения вышеуказанного технического результата магниторезистивный преобразователь содержит выполненный на подложке магниточувствительный элемент в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, расположенный между двух концентраторов, в качестве подложки использован кремниевый кристалл с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя заглублениями, в которых размещены планарные концентраторы, магниточувствительный элемент размещен на поверхности кристалла в области между заглублениями, над магниточувствительным элементом размещена планарная катушка первого типа, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от магниточувствительного элемента первым слоем диэлектрика, над которой размещена планарная катушка второго типа, выполненная с возможностью формирования магнитного поля, перпендикулярного оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от первой планарной катушки вторым слоем диэлектрика.
В частном случае выполнения полезной модели в каждом плече мостовой схемы соединено, по меньшей мере, две магниторезистивные полоски.
В частном случае выполнения полезной модели магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с анизотропным магниторезистивным эффектом.
В частном случае выполнения полезной модели магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с гигантским магниторезистивным эффектом.
В частном случае выполнения полезной модели концентраторы выполнены из магнитомягкого ферромагнитного материала со значением относительной магнитной проницаемости не менее 1000. В частном случае выполнения полезной модели толщина первого слоя диэлектрика не более 1,5 мкм, а толщина второго слоя диэлектрика не более 2 мкм.
Отличительными признаками являются: использование в качестве подложки кремниевого кристалла с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя заглублениями, в которых размещены планарные концентраторы, размещение магниточувствительного элемента на поверхности кристалла в области между заглублениями, размещение над магниточувствительным элементом планарной катушки первого типа, выполненной с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенной от магниточувствительного элемента первым слоем диэлектрика, размещение над планарной катушкой первого типа планарной катушки второго типа, выполненной с возможностью формирования магнитного поля, перпендикулярного оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенной от первой планарной катушки вторым слоем диэлектрика.
Магниторезистивный преобразователь выполнен на основе мостовой схемы включения тонкопленочных резисторов в виде магниторезистивных полосок, например с анизотропным магниторезистивным эффектом, который заключается в способности ферромагнитной (FeNiCo) пленки изменять свое сопротивление в зависимости от взаимной ориентации протекающего через нее тока и направления ее вектора намагниченности. Внешнее магнитное поле поворачивает вектор намагниченности пленки на некоторый угол, величина которого зависит от направления и величины этого поля. Что приводит к изменению сопротивления пленки и изменению, соответственно, выходного напряжения магниторезистивного моста.
В магниторезистивном преобразователе над магниторезистивными полосками размещены две планарные катушки, одна из которых выполнена с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, а вторая - с возможностью формирования магнитного поля перпендикулярного оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок (катушки первого и второго типов). Поле, создаваемое катушкой первого типа, используется для компенсации технологического разбаланса мостового датчика или для полной компенсации измеряемого поля при использовании датчика в измерениях с обратной связью. Катушка второго типа предназначен для создания поля в направлении оси легкого намагничивания и используется для борьбы с одним из серьезных недостатков магниторезистивных датчиков - наличием гистерезиса, т.е. зависимости результатов текущего измерения от величины магнитного поля, ранее действовавшего на датчик. Использование двух вышеописанных планарных катушек обеспечивает уменьшение уровня шума.
Для увеличения крутизны вольт-эрстедной характеристики магниторезистивного преобразователя при сохранении довольно широкого линейного диапазона в целях увеличения соотношения сигнал/шум используются концентраторы магнитного поля. Сформированные заглубления позволяют разместить концентраторы магнитного поля максимально близко к чувствительной части магниторезистивного преобразователя. Концентраторы магнитного поля на основе магнитомягких ферромагнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью позволяют усилить полезный сигнал.
Совместное использование планарных концентраторов, расположенных в сформированных углублениях в кристалле, размещение магниточувствительного элемента на поверхности кристалла в области между заглублениями, размещение над магниточувствительным элементом планарных катушек разных типов: с возможностью формирования магнитного поля вдоль (первая катушка) и перпендикулярно (вторая катушка) оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, обеспечивают получение синергетического эффекта по увеличению соотношения сигнал/шум, т.к. с одной стороны обеспечивается увеличение величины полезного сигнала, а с другой стороны уменьшается уровень шума.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 схематичное изображение магниторезистивного преобразователя;
Фиг. 2 разрез А-А фиг.1;
Фиг. 3 послойная структура магниточувствительного элемента;
Фиг. 4 мостовая схема соединения магниторезистивных полосок.
Магниторезистивный преобразователь содержит кремниевый кристалл 1 с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя заглублениями 2, в которых размещены планарные металлические концентраторы 3, и магниточувствительный элемент 4 (фиг. 1, 2). Магниточувствительный элемент 4 размещен на поверхности кристалла в области между заглублениями 2.
Над магниточувствительным элементом 4 размещена планарная катушка первого типа 5, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от магниточувствительного элемента первым слоем диэлектрика 6, над которой размещена планарная катушка второго типа 7, выполненная с возможностью формирования магнитного поля перпендикулярного оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от планарной катушки первого типа вторым слоем диэлектрика 8 (фиг. 3).
На фиг. 3 изображена послойная структура магниточувствительного элемента. На кремниевом кристалле (подложке) 1 выполнен слой комбинированного изолирующего диэлектрика 9, над которым расположен магниторезистивный слой 4, включающий в себя нижний и верхний защитные слои Ti, содержащий мостовую схему из магниторезистивных полосок. Затем через межслойный диэлектрический слой 10 выполнен контактный слой 11 из алюминия, содержащий контакты к магниторезисторам. Над ним диэлектрический слой 6, над которым расположен слой с первой планарной катушки 5. Затем через диэлектрический слой 8 расположен слой второй планарной катушки 7.Сверху пассивирующий слой комбинированного диэлектрика 12.
Магниточувствительный элемент выполнен в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок (фиг. 4).
Концентраторы изготавливаются из холоднокатаной пермаллоевой ленты. Концентраторы магнитного поля позволяют увеличить величину относительной чувствительности датчиков к внешнему магнитному полю до 2,5 и более мВ/В×Э.
Заглубления 2 в кремнии 1 формируются методом плазмохимического травления с высоким аспектным соотношением (Bosch-процесс). Сформированные заглубления 2 позволяют разместить концентраторы магнитного поля 3 максимально близко к чувствительной части магниторезистивного преобразователя 4.
Был получен опытный образец с высокой характеристикой сигнал/шум при величине относительной чувствительности к слабому магнитному полю до 1 мТл.
Claims (7)
1. Магниторезистивный преобразователь, содержащий выполненный на подложке магниточувствительный элемент в виде соединенных по мостовой схеме магниторезистивных полосок, расположенный между двух концентраторов, отличающийся тем, что в качестве подложки использован кремниевый кристалл с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя заглублениями, в которых размещены планарные концентраторы, магниточувствительный элемент размещен на поверхности кристалла в области между заглублениями, над магниточувствительным элементом размещена планарная катушка первого типа, выполненная с возможностью формирования магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от магниточувствительного элемента первым слоем диэлектрика, над которой размещена планарная катушка второго типа, выполненная с возможностью формирования магнитного поля, перпендикулярного оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок, отделенная от первой планарной катушки вторым слоем диэлектрика.
2. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в каждом плече мостовой схемы соединено, по меньшей мере, две магниторезистивные полоски.
3. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с анизотропным магниторезистивным эффектом.
4. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что магниторезистивные полоски выполнены в виде магниторезистивных полосок с гигантским магниторезистивным эффектом.
5. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что концентраторы выполнены из магнитомягкого ферромагнитного материала со значением относительной магнитной проницаемости не менее 1000.
6. Магниторезистивный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что толщина первого слоя диэлектрика не более 1,5 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014133073/28U RU150181U1 (ru) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Магниторезистивный преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014133073/28U RU150181U1 (ru) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Магниторезистивный преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU150181U1 true RU150181U1 (ru) | 2015-02-10 |
Family
ID=53292674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014133073/28U RU150181U1 (ru) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Магниторезистивный преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU150181U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630716C2 (ru) * | 2015-08-11 | 2017-09-12 | Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 35533" | Комбинированный магниторезистивный датчик |
RU189844U1 (ru) * | 2018-11-08 | 2019-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | Конструкция преобразователя магнитного поля на основе наноструктур, обладающих гигантским магниторезистивным эффектом |
-
2014
- 2014-08-12 RU RU2014133073/28U patent/RU150181U1/ru active IP Right Revival
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630716C2 (ru) * | 2015-08-11 | 2017-09-12 | Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 35533" | Комбинированный магниторезистивный датчик |
RU189844U1 (ru) * | 2018-11-08 | 2019-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | Конструкция преобразователя магнитного поля на основе наноструктур, обладающих гигантским магниторезистивным эффектом |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10353020B2 (en) | Manufacturing method for integrated multilayer magnetoresistive sensor | |
CN105093138B (zh) | 磁场检测传感器及使用其的磁场检测装置 | |
EP2827165B1 (en) | Magnetoresistance magnetic field gradient sensor | |
EP2801834B1 (en) | Current sensor | |
EP2696209B1 (en) | Single-chip push-pull bridge-type magnetic field sensor | |
CN106133934B (zh) | 磁传感器及磁传感器的制造方法以及电流传感器 | |
US20080272771A1 (en) | Magnetic tunnel junction (MTJ) based magnetic field angle sensor | |
US20160327616A1 (en) | Single chip referenced bridge magnetic sensor for high-intensity magnetic field | |
WO2013067865A1 (zh) | 磁场传感装置 | |
JP2017502298A5 (ru) | ||
TW201105994A (en) | Fluxgate sensor and electronic compass using the same | |
JP2019516094A (ja) | セット/リセットデバイスのない異方性磁気抵抗(amr)センサ | |
RU150181U1 (ru) | Магниторезистивный преобразователь | |
RU2436200C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
RU2568148C1 (ru) | Магниторезистивный преобразователь | |
JP5794777B2 (ja) | 半導体装置 | |
US11009569B2 (en) | Magnetic field sensing device | |
CN107290694B (zh) | 抑制方向串扰的电感型磁传感器及其制备方法 | |
JP6969751B2 (ja) | トンネル磁気抵抗素子及び磁化方向補正回路 | |
RU2279737C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
JP2015001467A (ja) | 磁気センサ | |
TWI479171B (zh) | 磁場感測裝置及方法 | |
JP6769882B2 (ja) | 磁気センサ | |
JP6739219B2 (ja) | 磁気センサ及び磁界検出装置 | |
CN109959882A (zh) | 基于磁畴壁可逆性运动的磁场测量方法及磁性传感器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160813 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20170710 |
|
PD1K | Correction of name of utility model owner |