[發(fā)明專利]磁傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010596371.2
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN102193072A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 太田尚城;平林啟;酒井正則;永沼宙
• 申請（專利權(quán)）人: TDK株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01R33/02
• 分類號(hào): G01R33/02;G01D5/14
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 王成坤;胡建新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用自旋閥型磁阻效應(yīng)元件的磁傳感器。

背景技術(shù)

近年來，使用了磁阻效應(yīng)元件(MR元件)的電流傳感器受到注目。電流傳感器能夠檢測DC磁場，因此能夠應(yīng)用于混合動(dòng)力車的電池控制等的較廣的領(lǐng)域。

原來，MR元件的線性特性不突出，此外，具有用于檢測外部磁場的有效靈敏度范圍較窄的特征。因此，在將MR元件應(yīng)用于磁傳感器的情況下，如在日本特開平10-319103號(hào)公報(bào)以及日本特開平6-294853號(hào)公報(bào)中公開那樣，需要例如通過對MR元件施加偏置磁場而使動(dòng)作點(diǎn)向線性特性良好的區(qū)域位移。但是，根據(jù)該技術(shù)，由于MR元件的輸出等受到限制，因此存在設(shè)計(jì)的自由度會(huì)下降的問題。

因此，在磁傳感器領(lǐng)域中，作為解決該問題的方式，廣泛使用磁平衡方式。所謂磁平衡方式，是在MR元件的周邊設(shè)置線圈，通過反饋控制流通電流以使該線圈產(chǎn)生抵消外部磁場的測定用磁場，并根據(jù)該電流值獲得作為測定對象的外部磁場的強(qiáng)度的方式(參照日本特開平11-64474號(hào)公報(bào))。根據(jù)磁平衡方式，原理上能夠確保突出的線性特性和較大的有效靈敏度范圍，因此該方式適合于混合動(dòng)力車的電池監(jiān)視用傳感器等計(jì)量高壓直流電流的電流傳感器。

像這樣，期待將MR元件應(yīng)用于磁傳感器領(lǐng)域。并且，隨著硬盤的磁頭的發(fā)展，開發(fā)出高性能的自旋閥型MR元件，該期待逐漸得到提高。作為自旋閥型MR元件，有利用巨磁阻效應(yīng)、在膜面內(nèi)流通電流的CIP(CurrentIn-Plane，電流在平面內(nèi))型GMR元件、相對于膜面垂直流通電流的CPP(Current?Perpendicular?to?Plane：電流垂直于平面)型GMR元件、以及通過相對于膜面垂直施加電壓而產(chǎn)生的隧道效果來流通電流的TMR元件。

其中，TMR元件的輸出特性格外突出，通過將該TMR元件應(yīng)用于磁傳感器領(lǐng)域，有望得到系統(tǒng)的S/N比的改善及電路結(jié)構(gòu)的簡單化等效果。

但是，自旋閥型MR元件不僅是上述的線性特性突出，還具有頑磁力Hc大、磁滯的特性。因而，在適用了上述的磁平衡方式的情況下，若發(fā)生控制電流的過沖，則存在不能正常測定外部磁場的問題。即，如果因過沖而MR元件達(dá)到一次磁化飽和，則其后由于其履歷的影響，在磁滯曲線上的與原來不同的軌跡部分進(jìn)行磁場的檢測處理，因此發(fā)生大致為頑磁力Hc量的磁場強(qiáng)度的測定誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的課題是提供一種不受磁滯的影響而能夠正常檢測外部磁場的高性能磁傳感器。

為了解決上述的課題，本發(fā)明的磁傳感器包括自旋閥型磁阻效應(yīng)元件、電壓檢測部、線圈以及電流控制部。

上述線圈通過流通電流，對上述自旋閥型磁阻效應(yīng)元件提供測定用磁場。上述電壓檢測部在檢測出上述自旋閥型磁阻效應(yīng)元件的輸出電壓成為了規(guī)定的電壓值時(shí)，將檢測信號(hào)輸出給上述電流控制部。

上述電流控制部控制上述電流，以使上述測定用磁場的強(qiáng)度從初始值單方面增加或單方面減少，在輸入了上述檢測信號(hào)時(shí)，將上述電流控制為使上述測定用磁場的強(qiáng)度回到上述初始值。

首先，本發(fā)明的磁傳感器使用自旋閥型MR元件測定外部的磁場，從而能夠如上所述那樣大幅提高測定性能，實(shí)現(xiàn)小型化。

其次，根據(jù)本發(fā)明的磁傳感器，線圈通過流通電流而對自旋閥型磁阻效應(yīng)元件提供測定用磁場，并且，電流控制部控制電流，以使該測定用磁場的強(qiáng)度從初始值單方面增加或單方面減少，由此能夠抵消測定對象的磁場或消除一部分。

并且，電壓檢測部檢測自旋閥型磁阻效應(yīng)元件的輸出電壓成為了規(guī)定的電壓值，由此與上述的磁平衡方式同樣，能夠根據(jù)此時(shí)的線圈的電流值來計(jì)算測定對象的磁場的強(qiáng)度。

但是，上述的規(guī)定的電壓值需要根據(jù)對自旋閥型磁阻效應(yīng)元件提供的磁場和輸出電壓的關(guān)系來適當(dāng)決定。優(yōu)選地，使規(guī)定的電壓值為在由線圈產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度與測定對象的磁場的強(qiáng)度相等的情況下檢測的值。換言之，使規(guī)定的電壓值為在沒有對自旋閥型磁阻效應(yīng)元件提供的磁場的情況下檢測的值。

本發(fā)明的特征性的結(jié)構(gòu)在于，上述的初始值為對自旋閥型磁阻效應(yīng)元件提供飽和磁化的磁場的強(qiáng)度；以及如果電壓檢測部檢測出自旋閥型磁阻效應(yīng)元件的輸出電壓成為規(guī)定的電壓值，則將檢測信號(hào)輸出給電流控制部，如果輸入檢測信號(hào)，則電流控制部控制線圈的電流，以使磁場的強(qiáng)度回到初始值。該結(jié)構(gòu)與進(jìn)行基于負(fù)反饋電路的反饋控制的磁平衡方式很大不同。