[實用新型]一種預調制磁電阻傳感器

有效

• 申請號: 201720350249.4
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN207081821U
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 詹姆斯·G·迪克;周志敏
• 申請（專利權）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,賈允

技術領域

本實用新型涉及一種磁電阻傳感器，尤其涉及一種預調制磁電阻傳感器。

背景技術

磁電阻傳感器受到1/f噪聲的限制，限制分辨率在一個低的頻率。調制磁場傳感器的技術已經發展到將測量信號轉換為相對于傳感器固有噪聲的更高頻率，這樣可以繞過傳感器的1/f噪聲。

現有技術中包括使用磁通集中器，進一步地，通過使用MEMS 相對于彼此以擺動的方式移動傳感器和磁通集中器，在傳感器的外部提供體積更大些的通量集中器，并且使用一種設置在磁通集中器周圍的線圈進行周期性地滲透。

在上述兩種情況中，目的是為了周期性地改變將要測量到的磁場，該磁場通過傳感器感應，稱之為預調制的一種方法可以通過傳感器信號的輸出隨后進行調制，這將傳感器信號轉換為更高的頻率，而此時，傳感器的噪聲變得更小。

調制磁場必須足夠的小，這樣才不引起傳感器元件的噪聲。通過更大地周期性的磁場對傳感器本身進行調制既可引起巴克豪森噪聲，并且如果振幅足夠大時，它還將產生傳感器靈敏度的非線性調制，而非線性調制混合了傳感器的低頻熱磁性噪聲進入到調制信號的邊頻帶。當最小的調制磁場出現在傳感器中，最佳的降噪并因此最佳信噪比就產生了，這些也正對應于被檢測信號的峰值幅度。

此外，降噪有益于降低傳感器1/f噪聲，這是基于下述因素實現的：適當的傳感器偏置；適當的傳感器材料；足夠的傳感器的尺寸。

最終，且當在足夠高的頻率調制，這樣使得輸入信號發生在傳感器的白噪聲區域；傳感器的電阻低，這樣約翰遜噪聲低；傳感器的靈敏度高，這樣等效輸入噪聲小；按照一定的電壓或者電流偏置傳感器，這樣不會引起散射噪聲，散射噪聲超過了傳感器的熱約翰遜噪聲，降噪達到了最大化。

現有技術中的調制方法為：移動磁通集中器或者相對于磁通集中器移動傳感器，這兩種方法太復雜，花費費用很高；放置傳感器在一個大的屏蔽罩中，屏蔽罩周期性的滲透，然而，該方法中屏蔽罩是在傳感器的外部，這樣體積會變得很大，也很昂貴。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提出了一種預調制磁電阻傳感器。本實用新型是根據以下技術方案實現的：

一種預調制磁電阻傳感器，在XY平面上設置有一襯底，磁電阻感應元件、調制器、電連接器、電絕緣層和鍵合焊盤均沉積在所述襯底上，所述磁電阻感應元件的感應方向平行于X軸；

所述磁電阻感應元件串連連接成磁電阻感應元件串，所述的磁電阻感應元件串電連接成傳感器電橋，所述傳感器電橋為推挽式半橋電路或推挽式全橋電路；所述的磁電阻感應元件串與所述的鍵合焊盤電連接，使得偏置電壓或者電流流過所述的磁電阻感應元件并探測所述磁電阻感應元件上的電壓或電流；

所述的調制器與所述的鍵合焊盤電連接，從所述的鍵合焊盤得到調制電流，所述調制電流的方向平行于Y軸的方向，所述的調制器使得調制電流通過軟鐵磁通量集中器周圍的導體，在軟鐵磁通量集中器周圍產生磁場來調制軟磁通量集中器的磁導率，所述的調制器與磁電阻感應元件之間設置有一層電絕緣層，所述的電絕緣層將所述的調制器與所述的磁電阻感應元件隔開。

優選地，所述的磁電阻感應元件為AMR、GMR或者TMR磁感應元件；所述的調制器由多個調制器棒構成，所述的調制器棒的結構為矩形條狀，其長軸平行于Y軸方向，其短軸平行于X軸方向，多個所述的調制器棒以陣列形式設置，所述調制器棒之間有間隙，所述間隙的間隔距離方向延X軸方向，所述的調制器棒的端部之間通過電連接器連接成蛇形狀的電流路徑。

優選地，所述的調制器棒是由FM1層、NM層和FM2層三層結構構成，其中FM1層和FM2層是軟鐵磁體層，NM層是普通金屬層；所述NM層的材料為釕或銅，所述NM層的厚度小于5nm，所述FM1 層和所述FM2層之間存在反鐵磁RKKY耦合作用。

優選地，所述的電連接器為金屬，所述的電連接器與所述的調制器的上表面、下表面或者側表面相連；

或者，所述的電連接器從FM1層、NM層和FM2層的三層結構中刻蝕。

優選地，所述的調制器包括載流線圈和鐵磁性矩形體，所述的載流線圈位于鐵磁性矩形體的上方，所述的載流線圈與所述的鍵合焊盤連接。