[發明專利]磁性檢測裝置

無效

• 申請號: 201310241695.8
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103809136A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 館沼義范;川野裕司
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發明涉及一種使用磁阻元件、并利用磁場變化來檢測出被檢測對象的旋轉角度的磁性檢測裝置。

背景技術

已知有如下檢測方法：在作為電磁轉換元件的磁阻元件的兩端形成電極以構成惠斯通電橋電路，該惠斯通電橋電路上相對的兩個電極之間連接有額定電壓的電源，將磁阻元件的電阻值變化轉換成電壓變化，從而檢測出作用在該磁阻元件上的磁場的變化（日本專利第3017061號公報）。

圖10是表示這種惠斯通電橋電路的電路結構圖。

圖中，構成電橋電路的磁阻元件101、102、103、104如圖11所示，具有層疊體，該層疊體包括使磁化方向相對于外部磁場固定的磁化固定層111，磁化方向根據外部磁場進行變化的磁化自由層113，以及夾在磁化固定層111與磁化自由層113之間的非磁性中間層112。該磁化自由層113的磁化基于外部磁場在層疊體的膜面內自由地旋轉。這里，以非磁性中間層112為絕緣體的隧道磁電阻元件（tunnel?magnetoresistive?element）（以下，稱作TMR元件）為例進行說明。

已知TMR元件的電氣特性由電導G的形式來表示。（非專利文獻1）若將磁化自由層113的磁化方向與磁化固定層111的磁化方向的相對角度設為θ，則電導G如下所示。此處，磁化自由層113的磁化方向與外部磁場的方向、即磁場的旋轉角θ一致。

Ｇ＝Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ………（數學式1）

若利用電阻值來進行表示，則對數學式1取倒數。

Ｒ＝1/（Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ）………（數學式2）

此外，在圖10中，用箭頭標記方向105、106、107、108來表示TMR元件101、102、103、104各自的磁化固定層111的磁化方向。另外，惠斯通電橋電路中央部的箭頭標記109表示外部磁場的方向。

這里，著重觀察TMR元件101與TMR元件102。圖12示出了在磁場方向109旋轉360°的情況下，TMR元件101與TMR元件102的電導G如何變化的情況。若磁場方向與磁化固定層的磁化朝向相同（θ＝0°），則如數學式1所示那樣，電導G為最大。另外，若磁場方向與磁化固定層的磁化朝向相反（θ＝180°），則電導G為最小，由于TMR元件101與TMR元件102的磁化固定層的磁化朝向相差180°，因此，電導G的值為相互反轉180°的形式。

另一方面，利用數學式2來計算TMR元件101與TMR元件102的電氣中間點電位、即in1，如下數學式3所示。

ｉｎ1＝（Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ）/2Ｇ0………（數學式3）

如該數學式3所示，分子側出現了ｃｏｓθ，而分母側為常數，因此，in1為所謂的三角函數的余弦波形。

這里，在TMR元件102與磁場方向無關而為固定的電阻值R0的情況下，中間點電位in1可利用數學式2表示成如下這樣。

ｉｎ1＝Ｒ0（Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ）/｛Ｒ0（Ｇ0＋Ｇｃｏｓθ）+1｝……（數學式4）

如該數學式4所示，分子側、分母側都出現了ｃｏｓθ，因此，in1為既不是三角函數的余弦波形也不是正弦波形的某種波形。假設輸出的是理想的余弦或正弦波形，并以計算磁場方向的角度為前提，在此情況下，數學式4的波形偏離于理想的余弦、正弦波形，因此，不優選這種做法。

因此，如圖10所示，優選構成TMR元件的電橋電路。

接下來，為了從外部對TMR元件施加磁場，以使用圖13A、圖13B所示那樣的磁化轉子121的情況為例進行說明。

此處，簡要地用122來表示磁化轉子121的軸中心，用123來表示磁化轉子121表面附近的磁場方向。TMR元件101、102以接近該磁化轉子121的方式進行配置，用箭頭標記124來表示TMR元件102的磁化固定層的朝向。磁化轉子121表面附近的磁場方向123與TMR元件101、102附近的磁場方向近似相同。