[實用新型]一種基于電隔離隧道磁阻敏感元件的氫氣傳感器

有效

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• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN210572104U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹姆斯·G·迪克;周志敏
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: G01N27/74
• 分類號: G01N27/74;G01R33/09;G01R33/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種基于電隔離隧道磁阻敏感元件的氫氣傳感器，其特征在于，包括：

位于X-Y平面的襯底，位于所述襯底上的隧道磁阻傳感器以及位于所述隧道磁阻傳感器上的氫敏感層，所述氫敏感層和所述隧道磁阻傳感器之間相互電隔離，所述氫敏感層包含[鈀金屬層/鐵磁層]n的多層薄膜結(jié)構(gòu)，其中，n為大于或等于1的整數(shù)；

所述鈀金屬層用于吸附空氣中的氫氣以引起所述鐵磁層的各向異性磁場在X-Z平面內(nèi)X軸方向的偏轉(zhuǎn)角的變化，所述隧道磁阻傳感器用于感測所述氫敏感層的磁場信號并根據(jù)該磁場信號確定氫氣濃度信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣傳感器，其特征在于，還包括：非氫敏感層，所述非氫敏感層位于所述隧道磁阻傳感器上，所述氫敏感層、所述非氫敏感層和所述隧道磁阻傳感器之間相互電隔離；

所述非氫敏感層為[非鈀金屬層/鐵磁層]n的多層薄膜結(jié)構(gòu)，或者，所述非氫敏感層包括[鈀金屬層/鐵磁層]n的多層薄膜結(jié)構(gòu)以及覆蓋該多層薄膜結(jié)構(gòu)的鈍化層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣傳感器，其特征在于，所述隧道磁阻傳感器為參考橋式傳感器，所述隧道磁阻傳感器包括敏感橋臂和參考橋臂，所述敏感橋臂包括敏感磁電阻傳感單元串，所述參考橋臂包括參考磁電阻傳感單元串，所述敏感磁電阻傳感單元串和所述參考磁電阻傳感單元串的磁場敏感方向同為X軸方向；

所述氫敏感層和所述非氫敏感層均為長條形形狀，該長條形的長軸為Y軸方向，該長條形的短軸為X軸方向；

在X-Y平面，所述敏感磁電阻傳感單元串的正投影位于所述氫敏感層的長條形內(nèi)的Y軸中心線上，和/或，所述敏感磁電阻傳感單元串的正投影位于所述氫敏感層的長條形內(nèi)的Y軸中心線的兩側(cè)的相同位置；在X-Y平面，所述參考磁電阻傳感單元串的正投影位于所述非氫敏感層的長條形內(nèi)的Y軸中心線上，和/或，所述參考磁電阻傳感單元串的正投影位于所述非氫敏感層的長條形內(nèi)的Y軸中心線的兩側(cè)的相同位置；其中，所述敏感磁電阻傳感單元串和所述參考磁電阻傳感單元串的設(shè)置方式相同；

所述氫敏感層和所述敏感橋臂磁耦合并與所述參考橋臂磁隔離，所述非氫敏感層與所述敏感橋臂磁隔離并與所述參考橋臂磁耦合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣傳感器，其特征在于，所述氫敏感層包括：同層電隔離設(shè)置的推氫敏感層和挽氫敏感層，所述推氫敏感層在沒有外加磁場時具有正X軸方向的磁矩，所述挽氫敏感層在沒有外加磁場時具有負X軸方向的磁矩；

所述推氫敏感層的正X軸方向磁矩和所述挽氫敏感層的負X軸方向磁矩的寫入方法包括：激光熱磁寫入、寫磁頭寫入、寫入線圈寫入和永磁塊寫入中的任意一種寫入方式；

所述寫入線圈位于所述襯底和所述氫敏感層之間，其中，所述寫入線圈包括沿所述推氫敏感層的Y軸中心線方向且具有正Y軸電流方向的第一寫入導(dǎo)線和沿所述挽氫敏感層的Y軸中心線方向且具有負Y軸電流方向的第二寫入導(dǎo)線；

所述永磁塊具有條形形狀以及所述永磁塊位于所述襯底的背離所述氫敏感層的一側(cè)表面，所述永磁塊具有Z軸方向的磁化方向，所述推氫敏感層和所述挽氫敏感層分別位于所述永磁塊的Z軸中心線兩側(cè)區(qū)域且該兩側(cè)區(qū)域具有對稱相反的X軸方向磁場分量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫氣傳感器，其特征在于，還包括：位于所述氫敏感層上的磁屏蔽層，所述磁屏蔽層包括至少一個通孔，所述推氫敏感層的鈀金屬層和所述挽氫敏感層的鈀金屬層通過所述至少一個通孔與空氣直接接觸。