DE19650078A1

DE19650078A1 - Sensorelement zur Bestimmung eines Magnetfeldes oder eines Stromes

Info

Publication number: DE19650078A1
Application number: DE1996150078
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Dettmann; Uwe Loreit
Original assignee: Institut fur Mikrostrukturtechnologie und Optoelektronik eV
Current assignee: Institut fur Mikrostrukturtechnologie und Optoelektronik eV
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-04

Description

Sensorelemente, die die Widerstandsänderung in dünnen ferromagnetischen Schichten bei Anlegen von magnetischen Feldern zum Messen der magnetischen Feldstärke nutzen, und deren Einsatz für empfindliche Magnetfeldmessung oder zur potentialfreien Strommessung sind bekannt. Zum Erreichen hoher Meßempfindlichkeiten, die Voraussetzung für hohe Meßgenauigkeiten der Sensorelemente sind, wurden bisher Anordnungen beschrieben, die entweder eine hohe relative Gesamtwiderstandsänderung durch ein anliegendes Magnetfeld aufweisen, oder die durch eine besonders leichte Drehbarkeit der Magnetisierung in den dünnen Schichten einen hohe Widerstandsänderung pro Feldstärke zeigen. Um die Wirkung des zu messenden Magnetfeldes auf die ferromagnetischen Schichten zu vergrößern, können diese in Spalten von ferromagnetischen Flußkonzentratoren untergebracht werden. Die Flußkonzentration ist dabei um so höher, je geringer deren Spaltweite ist. Bei der Anwendung magnetoresistiver Sensoren hat sich erwiesen, daß eine sichere Funktion in der üblichen magnetischen Umwelt nur dann gewährleistet werden kann, wenn ein stabilisierendes Feld statisch oder wenigstens periodisch angelegt wird. Solche Stabilisierungsfelder führen zu einem erheblichen Empfindlichkeitsverlust. Sie wirken außerdem störend auf die Flußkonzentratoren.

Anordnungen der zuerst genannten Art benutzen dabei den GMR-Effekt, der in Schichtsystemen, die aus abwechselnd übereinander angeordneten ferromagnetischen und leitfähigen nichtmagnetischen Schichten bestehen. So wird beispielsweise in der PCT-Schrift mit der Nr. WO 95119627 ein Schichtsystem, das aus zwei anisotropen ferromagnetischen Schichten besteht, die durch eine nichtmagnetische Leitschicht sehr geringer Dicke getrennt sind, vorgeschlagen. Die sehr geringe Dicke der Leitschicht ist Voraussetzung dafür, daß der GMR-Effekt auftritt, das heißt, daß die Elektronen aus der einen ferromagnetischen Schicht bei Beibehaltung ihrer Spinrichtung ohne Streuung in die andere gelangen können, um dort dann entsprechend dem Winkel, den die Magnetisierungen der beiden Schichten bilden, gestreut zu werden. Dieser Winkel wird dadurch geändert, daß das anliegende Magnetfeld die Magnetisierungsrichtungen in Feldrichtung dreht. Mit der Anordnung der angegebenen PCT-Schrift werden so Gesamtwiderstandsänderungen im Magnetfeld von maximal 15% erreicht. Die sehr geringe Dicke der Leitschicht führt dazu, daß eine antiferromagnetische Kopplung zwischen den Schichten auftritt. Die Kopplung erschwert jedoch die Drehung der Magnetisierung in den Schichten. Das führt im angegebenen Beispiel dazu, daß die Widerstandsänderung pro Feldstärke und damit die Empfindlichkeit gegenüber dem der Einzelschicht auf etwa ein Fünftel absinkt. Ein weiterer Nachteil der Anordnung besteht darin, daß es bei der geringen zulässigen Dicke der Leitschicht von wenigen Nanometern und bei der einzustellenden Zusammensetzung nur mit sehr Aufwand möglich ist, Schichtsysteme mit homogenen und reproduzierbaren Eigenschaften herzustellen.

Anordnungen, die eine hohe Magnetisierungsdrehung in einfachen anisotropen ferromagnetischen Schichten bei geringen Magnetfeldern zulassen, werden in der OS-DE 43 27 458 und den dort zitierten Schriften angegeben. In kreisförmigen Magnetschichtflächen ist keine Formanisotropie vorhanden und die Drehung der Magnetisierungsrichtung ist gegenüber dem Fall des langen Streifens, bei dem die Magnetisierung in Längsrichtung eingeprägt ist und durch das Magnetfeld in Querrichtung zu drehen ist, erheblich erleichtert. Elliptische Schichtflächen entsprechend der angegebenen Schrift haben eine ähnlich leicht drehbare Magnetisierung, durch die noch vorhandene Formanisotropie wird ein Aufspalten der Schichtfläche in Domänen mit entgegengesetzt gerichteter Magnetisierung jedoch erschwert. Eine solche Aufspaltung muß vermieden werden, da sie die mögliche Gesamtwiderstandsänderung verringert und weil sie zu dem als Barkhausenrauschen bezeichneten verstärkten Rauschen des Schichtwiderstandes führt, welches die Auflösung bei der Messung des Magnetfeldes begrenzt. Nachteilig an den kreisförmigen und elliptischen Schichtformen ist auf jeden Fall, daß mit Verringerung der Durchmesser oder Halbachsen das entmagnetisierende Feld in Richtung des zu messenden Feldes zunimmt und so die Empfindlichkeit absinkt. Hochempfindliche Magnetfeldsensoren, die in dem möglichst schmalen Spalt eines ferromagnetischen Flußkonzentrators untergebracht werden können, sind so also nicht realisierbar.

Die Erzeugung von Stabilisierungsmagnetfeldern mit kompakten Dauermagneten ist bei Anwendung von Flußkonzentratoren nur bei schlechter Reproduzierbarkeit mit einem unvertretbar hohen Justageaufwand möglich. Stabilisierungsmagnetfelder können jedoch auch mit Hilfe dünner ferromagnetischer Schichten erzeugt werden, wie in "Thin Film Resistive Sensors" von P. Ciureanu und S. Middelhoek, herausgegeben vom Institute of Physics Publishing, Bristol, Philadelphia and New York 1992, Seite 314 bis 331 beschrieben wird. Bei allen beschriebenen Anordnungen handelt es sich um lange Streifen magnetoresistiven Materials, deren magnetische Achse in die Längsrichtung zeigt und die in derselben Richtung vom Strom durchflossen werden. Sowohl bei weichmagnetischen als auch bei hartmagnetischen Schichten für die Stabilisierung der magnetoresistiven Sensorschicht werden nur mäßige Empfindlichkeiten erreicht und die Anforderungen an die Schichttechnologie zur Reproduktion der Sensordaten sind enorm. Im übrigen kann die Einwirkung des Magnetfeldes auf die Flußkonzentratoranordnung auch hier nicht ausgeschlossen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, stabil arbeitende Anordnungen von dünnen magnetoresistiven Schichten zur Messung von Magnetfeldern und zur potentialfreien Strommessung anzugeben, die die optimale Widerstandsänderung pro angelegtem Magnetfeld aufweisen, die auch in Zusammenwirken mit Flußkonzentratoren diese Eigenschaft besitzen, die das mit der Aufspaltung in Domänen verbundene Barkhausenrauschen vermeiden und die einfach und reproduzierbar mit hoher Ausbeute herstellbar sind.

Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Anordnung und die in den weiteren Ansprüchen angegebenen speziellen Ausführungen gelöst. Da zwischen den beiden anisotropen magnetoresistiven dünnen Schichten eine Zwischenschicht mit größerer Dicke, die bei Metallschichten 10 nm übertrifft, vorhanden ist, sind magnetische Austauschwechselwirkungen zwischen den beiden magnetoresistiven Schichten nicht möglich, und die leichte Drehbarkeit der Magnetisierung der einzelnen magnetoresistiven Schichten im Magnetfeld bleibt erhalten.

Die Entmagnetisierung der Dreifachschichtpakete ist nicht von der Breite der daraus hergestellten Streifen abhängig, sondern nur durch die Spalte am Rand der Streifen bestimmt. Damit haben schmale Streifen dieselbe Feldempfindlichkeit wie Breite und einer Verkleinerung der Strukturen steht nichts entgegen.

Der in den aus magnetoresistiven Schichten und der Zwischenschicht bestehenden Schichtpaketen fließende Meßstrom erzeugt auch innerhalb der Schichtpakete Magnetfelder, auf die die magnetischen Schichten reagieren können. So kann der Meßstrom des Sensorelementes gleichzeitig zur Stabilisierungsfelderzeugung oder zur Arbeitspunkteinstellung genutzt werden. Eine äußere Stabilisierungsfelderzeugung ist so nicht mehr notwendig.

Durch Integration von elektrisch gut leitfähigen Dünnschichtleitern in das Sensorelement und entsprechende Ströme durch diese können sowohl mit wachsender Feldstärke zunehmende als auch mit wachsender Feldstärke abnehmende Widerstandsbereiche in den Schichtpaketen erzeugt werden. Damit sind Halb- und Vollbrückenanordnungen realisierbar. Der Flächenbedarf zur Realisierung eines bestimmten Sensorelementewiderstandes liegt bei den erfindungsgemäßen Sensoren noch unter dem der bekannten Sensoren mit Barber- Pole-Strukturen. Die Gesamtschichtdicke ist zwar bei ersteren größer, bei ihnen entfallen jedoch die elektrisch gut leitenden Barber-Pole, die den Widerstand der magnetoresistiven Schichtstreifen teilweise kurzschließen.

Die Symmetrie der Dreifachschichtpakete und die relativ große Dicke der magnetoresistiven Schichten und der Zwischenschicht ist die Voraussetzung dafür, daß die Reproduzierbarkeit bei der Herstellung erheblich größer ist als im Falle der Schichtsysteme mit GMR-Effekt und magnetischer Austauschwechselwirkung.

Die Richtung des Meßstromes und der zu messenden Feldkomponente stimmen bei den erfindungsgemäßen Sensorelementen überein. Dadurch können Flußkonzentratoren direkt und ohne Spalt an den Enden der Schichtpakete für die Widerstandsmessung angeschlossen werden. So treten nur minimale Streufeldverluste bei der Flußkonzentration auf. Auch der hohe Permeabilitätswert der anisotropen magnetoresistiven Schichten im Vergleich mit dem von GMR-Systemen trägt wesentlich zur Vermeidung solcher Streuverluste bei.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist folgendes in den zugehörigen Zeichnungen enthalten:

Fig. 1 Ein Schichtpaket entsprechend der Erfindung ohne angelegtes Magnetfeld,

Fig. 2 ein Schichtpaket entsprechend der Erfindung mit angelegtem Magnetfeld,

Fig. 3 ein Schichtpaket mit Flußkonzentrator,

Fig. 4 ein Schichtpaket mit Flußkonzentrator und Stromleiter,

Fig. 5 ein Schichtpaket mit Flußkonzentratorring und Stromleiter,

Fig. 6 ein Schichtpaket mit Mehrfachzwischenschicht zur Strommessung,

Fig. 7 die Verbindung mehrerer Schichtpakete über Flußkonzentratoren,

Fig. 8 die Verbindung mehrerer Schichtpakete über verstärkte Flußkonzentratoren,

Fig. 9 die Verbindung mehrerer Schichtpakete über Flußkonzentratoren mit einem Stromleiter zur Erzeugung eines Kompensationsfeldes und zur Einstellung des Arbeitspunktes und

Fig. 10 die Kennlinie eines Schichtpaketes.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schichtpaket 1. Es besteht aus einer ersten dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht 2, einer Zwischenschicht 3 und einer zweiten dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht 4. Das Schichtpaket 1 hat die Form eines Rechteckes in der x-y-Ebene. Typische Schichtdicken aller drei Schichten des Schichtpaketes 1 liegen in der Größe von etwa 30 nm. Als magnetisches Material kann Permalloy, als Zwischenschichtmaterial Platin verwendet werden. Sind beide dünne anisotrope magnetoresistive Schichten 2; 4 von gleicher Dicke, fließt auch durch beide derselbe Anteil am gesamten Meßstrom J. Die beiden dünnen anisotropen magnetoresistiven Schichten 2; 4 haben bei der Herstellung eingeprägte Anisotropieachsen in der x-Richtung, wie die eingezeichneten Magnetisierungsrichtungen 5; 6 ohne Einwirkung äußerer Magnetfelder zeigen. Die Anisotropieachsen bilden mit der Richtung des Meßstromes J jeweils Winkel von 90°. Der Widerstand jeder der dünnen anisotropen magnetoresistiven Schichten 2; 4 hängt vom Winkel zwischen Strom und Magnetisierung nach der Beziehung

R = R₀ + dR . cos²(ϕ).

Für ϕ = 90° befindet sich der Widerstand des Schichtpaketes im Minimum.

Fig. 2 zeigt die Änderungen, die durch Anlegen einer zu messenden Feldkomponente H entstehen. Die Magnetisierungen der beiden dünnen anisotropen magnetoresistiven Schichten 2; 4 werden durch die angelegte Magnetfeldkomponente H in Richtung der y-Achse gedreht. Dadurch werden die Winkel zwischen Strom- und Magnetisierungsrichtung in beiden dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht 2; 4 in gleichem Maße kleiner, und entsprechend der angegebenen Beziehung wächst der Widerstand des Schichtpaketes 1 an. Bei Breiten des Schichtpaketes 1 im Bereich von 1 µm bis 100 µm und bei kleinen Meßströmen ergibt sich beispielsweise die in Fig. 10 gezeigte Kennlinie.

Der Anteil des Meßstromes J, der durch die erste dünne anisotrope magnetoresistive Schicht 2 und durch die Zwischenschicht 3 fließt, erzeugt ein wirksames Magnetfeld in der zweiten dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht 4. Dieses hat dieselbe Richtung wie die in Fig. 1 eingezeichnet Magnetisierung. Entsprechen generiert der Anteil des Meßstromes J in der zweiten dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht 4 und in der Zwischenschicht 3 ein Magnetfeld in der ersten dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht 2. Da hiermit die ursprünglich bei der Herstellung eingeprägten Magnetisierungsrichtungen 5; 6 unterstützt werden, ist die Wirkung des Meßstromes zur Stabilisierung derselben offenbar. Falls durch Einwirkung von großen Störfeldern auf das Sensorelement ein Aufspalten in eine Vielzahl von magnetischen Domänen erfolgt sein sollte, kann durch eine genügend großen, möglicherweise nur kurzzeitig angelegten Meßstrom J eine Ausrichtung der Magnetisierung in den dünnen anisotropen magnetoresistiven Schichten 2; 4 erreicht werden.

Fig. 3 stellt eine Sensoranordnung höherer Magnetfeldempfindlichkeit dar. Beiderseits an das Schichtpaket 1 sind auf demselben Schichtträger 9 als Flußkonzentrator wirkende symmetrische Bereiche anisotroper magnetischer Schichten 7; 8 ohne Schichtunterbrechung angekoppelt. Im einfachen Fall handelt es sich bei den symmetrischen Bereichen anisotroper magnetischer Schichten 7; 8 um denselben Schichtaufbau wie im Schichtpaket 1 selbst. Zur erhöhten Wirkung als Flußkonzentrator ist es jedoch vorteilhaft, diese Schichten im Bereich der anisotropen magnetischen Schichten 7; 8 durch zusätzliche anisotrope magnetische Schichten 10 weiter zu verstärken. Diese Verstärkung kann durch eine einzige dickere Schicht erfolgen oder durch mehrere dünnere magnetische Schichten, die durch nichtmagnetische Schichten voneinander getrennt sind. Zur Trennung der magnetischen Schichten kann dasselbe Material eingesetzt sein wie in der Zwischenschicht 3 des Schichtpaketes 1. Die Bereiche der anisotropen magnetischen Schichten 7; 8 können in dieser Anordnung sowohl zur Flußkonzentration als auch zur elektrischen Kontaktierung bei der Messung des Widerstandes des Schichtpaketes 1 benutzt werden.

Die Verwendung eines erfindungsgemäßes Sensorelement, bestehend aus einem Schichtpaket 1 mit Flußkonzentrator, zur potentialfreien Strommessung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Anordnung entspricht der nach Fig. 3, ist jedoch durch einen Stromleiter 11, der sich unter dem Schichtträger 9 befindet, komplettiert. Das Feld des zu messenden Stromes I wird durch das Sensorelement mit Flußkonzentrator nachgewiesen. Der Strom ist diesem Feld proportional. In den Proportionalitätsfaktor geht der Abstand zwischen Stromleiter 11 und Schichtträger 9 ein.

Eine Anordnung, in der die genaue räumliche Lage des Stromleiters 11 auf den genannten Proportionalitätsfaktor keinen Einfluß hat, wird in Fig. 5 gezeigt. Hier ist aus dem Schichtpaket 1, dem Flußkonzentrator und einem weichmagnetischen Teil 12 ein geschlossener weichmagnetischer Kreis aufgebaut, durch den der Stromleiter 11 hindurchtritt.

Ein anderer Aufbau zur potentialfreien Messung von Strömen ist in Fig. 6 zu sehen. Hier ist die Stromleitung jedoch in das Mehrfachschichtpaket 13 selbst integriert. Damit sind sehr hohe Isolationsspannungen des Stromleiters gegenüber dem Sensorelement wie in den beiden vorigen Anordnungen nur begrenzt möglich. Die Stromempfindlichkeit der Anordnung ist jedoch wesentlich erhöht. Wie der Fig. 6 zu entnehmen ist, besteht hier die Zwischenschicht 3 aus drei Lagen. Die gut leitfähige Lage 14 ist der Stromleiter. Er ist gegenüber den beiden dünnen anisotropen magnetoresistiven Schichten 2; 4 durch isolierende Lagen 3 beiderseits isoliert. Die eingeprägten Anistropieachsen bilden hier mit der Meßstromrichtung nur sehr kleine Winkel. Der Meßstrom J, der zwischen beiden dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht 3; 4 symmetrisch aufgeteilt ist, sorgt jedoch durch sein Magnetfeld dafür, daß die Magnetisierungen 5; 6 ohne einen zu messenden Strom schon einen Winkel von etwa 45° mit dem Meßstrom bilden. Damit ist der Arbeitspunkt im Bereich der maximalen Steilheit der Widerstands-Feld-Kurve und die Messung des Stromes erfolgt mit hoher Empfindlichkeit.

Bisher wurde in allen Ausführungsbeispielen nur über die Verwendung einzelner Schichtpakete 1 gesprochen. Diese Verwendung einzelner Schichtpakete dient aber nur zur Erläuterung des Wirkprinzips und ist in wirklichen Meßanordnungen kaum vorgesehen. Wie die geometrische Nebeneinanderanordnung und die elektrische Reihenschaltung vieler Schichtpakete 1 aussieht, wird in Fig. 7 gezeigt. Dargestellt sind Schichtpakete 1 mit Flußkonzentratoren aus symmetrischen Bereichen anisotroper magnetischer Schicht 7; 8. Die symmetrischen Bereiche 7; 8 sind dabei nicht nur Flußkonzentrator sondern auch die elektrische Verbindung der Schichtpakete 1.

Die weitere Vergrößerung des Flußkonzentrators zur Erreichung einer höheren Magnetfeldempfindlichkeit ist Fig. 8 zu entnehmen. Auf die symmetrischen Bereiche anisotroper magnetischer Schicht 7; 8 sind hier getrennt durch eine Isolation 15 zusätzliche weich magnetische Teile aufgesetzt. Die Feldempfindlichkeit steigt hier sowohl mit der Länge als auch mit der Breite der zusätzlichen weichmagnetischen Teile 16.

Fig. 9 zeigt den Aufbau eines Spannungsteilers oder einer Halbbrücke aus zwei Gruppen elektrisch in Reihe geschalteter Schichtpakete 1. In der Zeichnung ist die Verbindung der beiden Gruppen nicht dargestellt. Über den Schichtpaketen 1 mit den symmetrischen anisotropen magnetischen Bereichen 7; 8 liegen die beiden Dünnschichtleiter 17 und 18. Der Strom I₁ ist die Summe der beiden Ströme I₂ und I₃. Diese beiden Ströme sind hier gleich groß, fließen jedoch in entgegengesetzter Richtung über den Schichtpaketen. Die Magnetfelder der Ströme I₂; I₃ bewirken eine Verschiebung der Arbeitspunkte AP1 und AP2 der beiden Gruppen der Schichtpakete 1 in entgegengesetzter Richtung, wie es Fig. 10 zu entnehmen ist. Eine zu messende Magnetfeldkomponente H führt nun in der einen Gruppe der Schichtpakete 1 zu einer Widerstandszunahme, während in der anderen Gruppe eine Widerstandsabnahme zu verzeichnen ist. Damit ändert sich die Spannung am Verbindungspunkt beider in Reihe geschalteter Gruppen etwa proportional zum zu messenden Feld. Es ist klar, daß durch elektrische Parallelschaltung zweier solcher in Reihe geschalteter Gruppen von Schichtpaketen eine vollständige Wheatstone-Brücke erhalten wird.

Bezugszeichenliste

1

Schichtpaket

2

erste dünne anisotrope magnetoresistive Schicht

3

Zwischenschicht

4

zweite dünne anisotrope magnetoresistive Schicht

5; 6

Magnetisierungsrichtungen

7; 8

symmetrischer Bereich anisotroper magnetischer Schicht

9

Schichtträger

10

zusätzliche anisotrope magnetische Schichten

11

Stromleiter

12

weichmagnetisches Teil

13

Mehrfachschichtpaket

14

gut leitfähige Lage

15

Isolation

16

zusätzliche weichmagnetische Teile

17; 18

Dünnschichtleiter
AP1 Arbeitspunkt

1

AP2 Arbeitspunkt

2

H Magnetfeldkomponente
I zu messender Strom
J Meßstrom

Claims

1. Sensorelement zur Bestimmung eines Magnetfeldes oder eines Stromes in Form eines Schichtpaketes (1) auf einem Schichtträger (9), bestehend aus einer ersten dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht (2), einer Zwischenschicht (3) und einer zweiten dünnen anisotropen magnetoresistiven Schicht (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus einer Lage oder ganz oder teilweise aus mehreren Lagen besteht und ihre Dicke oberhalb eines Mindestwertes liegt und so keine ferromagnetische Austauschwechselwirkung zwischen den beiden magnetoresistiven Schichten (2; 4) und auch keinen GMR-Effekt zuläßt und daß die erste (2) und die zweite anisotrope magnetoresistive Schicht (4) jeweils eingeprägte Anisotropieachsen aufweisen, die mit der Meßstromrichtung (J) symmetrische Winkel bilden.

2. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus einer die gesamte Fläche des Schichtpaketes (1) einnehmenden isolierenden Lage besteht.

3. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus einer die gesamte Fläche des Schichtpaketes (1) einnehmenden leitfähigen Lage besteht.

4. Sensorelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Lage durch eine dünne Metallschicht gebildet ist.

5. Sensorelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht Titan enthält.

6. Sensorelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht Platin enthält.

7. Sensorelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht eine Dicke von mehr als 10 nm hat.

8. Sensorelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtpaket (1) die Form eines Rechteckes hat.

9. Sensorelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (2) und die zweite anisotrope magnetoresistive Schicht (4) aus gleichem Material bestehen und die gleiche Dicke haben.

10. Sensorelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden schmalen Seiten des Rechteckes Anschlüsse zur Einspeisung eines Meßstromes (J) vorhanden sind, daß in der ersten (2) und der zweiten anisotropen magnetoresistiven Schicht (4) der gleiche Anteil am gesamten Meßstrom (J) fließt und daß die zu messende Magnetfeldkomponente (H) parallel zum Meßstrom (J) und zur langen Kante des Rechteckes verläuft.

11. Sensorelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anisotropieachsen in der ersten (2) und der zweiten anisotropen magnetoresistiven Schicht (4) parallel zur Schmalseite des Rechtecks eingeprägt sind.

12. Sensorelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anisotropieachsen in der ersten (2) und der zweiten anisotropen magnetoresistiven Schicht (4) unter einem Winkel von weniger als 45° zur Längsseite des Rechtecks eingeprägt sind.

13. Sensorelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Anisotropieachsen in der ersten (2) und der zweiten anisotropen magnetoresistiven Schicht (4) unter Winkeln von 45° zur Längsseite des Rechtecks durch einen geeigneten Wert des Meßstromes (J) vorgesehen ist.

14. Sensorelement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus einer elektrisch gut leitfähigen Lage (14) besteht, die beiderseits von den anisotropen magnetoresistiven Schichten (2; 4) durch eine isolierende Lage getrennt ist, und daß das Magnetfeld des die elektrisch gut leitfähige Lage (14) durchfließenden Stromes (1) auf die Richtung der Magnetisierung der anisotropen magnetoresistiven Schichten (2; 4) einwirkt.

15. Sensorelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der gut leitfähigen Lage (14) größer oder geringer ist als die der anisotropen magnetoresistiven Schichten (2; 4).

16. Sensorelement nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Flußkonzentration in Längsrichtung an das Rechteck beiderseits unmittelbar angrenzend symmetrische Bereiche (7; 8) anisotroper magnetischer Schichten mit untereinander gleicher Richtung der eingeprägten Anisotropie vorhanden sind, deren Breite und Schichtdicke gleich oder mindestens teilweise größer als die des Schichtpaketes (1) im Rechteck sind.

17. Sensorelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der eingeprägten Anisotropie in den symmetrischen Bereichen (7; 8) der anisotropen magnetischen Schichten parallel zu der der anisotropen magnetoresistiven Schichten (2; 4) ist.

18. Sensorelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den angrenzenden symmetrischen Bereichen (7; 8) zwei oder mehrere übereinanderliegende, voneinander durch isolierende oder leitfähige nichtmagnetische Schichten getrennte zusätzliche anisotrope magnetische Schichten (10) gleicher Richtung der eingeprägten Anisotropieachse vorhanden sind.

19. Sensorelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke und Breite der angrenzenden symmetrischen Bereiche (7; 8) mit zunehmendem Abstand zum Rechteck größere Werte aufweisen.

20. Sensorelement nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die angrenzenden symmetrischen Bereiche (7; 8) anisotroper magnetischer Schicht sowohl zur Kontaktierung der Stromzuleitungen als auch zur Flußkonzentration im rechteckigen Schichtpaket (1) vorgesehen sind.

21. Sensorelement nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechteck gegenüber unterhalb des Schichtträgers (9) ein Stromleiter (11), durch den ein zu messender Strom (I) fließt, vorgesehen ist, dessen Längsrichtung parallel zur kurzen Rechteckkante verläuft.

22. Sensorelement nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß direkt oberhalb und/oder unterhalb des rechteckigen Schichtpaketes (1) isoliert von diesem ein oder mehrere Dünnschichtleiter (17; 18) zur Kompensation des zu messenden Magnetfeldes bzw. des von dem zu messenden Strom erzeugten Magnetfeldes vorgesehen sind.

23. Sensorelement nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der symmetrischen Bereiche (7; 8) anisotroper magnetischer Schicht durch ein weichmagnetisches Teil (12) miteinander verbunden sind und durch den so geschlossenen Magnetkreis ein oder mehrere Stromleiter, durch die ein zu bestimmender Strom (I) fließt, vorgesehen sind.

24. Sensorelement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der magnetischen Wirkung des zu bestimmenden Stromes (I) durch den geschlossenen Magnetkreis ein oder mehrere weitere Stromleiter vorgesehen sind.

25. Sensorelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr geometrisch parallel angeordnete und elektrisch in Reihe geschaltete Schichtpakete (1) vorhanden sind.

26. Sensorelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrischen Bereiche (7; 8) zur Flußkonzentration die elektrische Verbindung von jeweils zwei parallel nebeneinanderliegenden Schichtpaketen (1) darstellen.

27. Sensorelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Erhöhung der Flußkonzentration zusätzliche weichmagnetische Teile (16) vorhanden sind, die sich in Richtung des zu messenden Magnetfeldes (H) weiter erstrecken als die symmetrischen Bereiche (7; 8) der anisotropen ferromagnetischen Schicht und daß diese weichmagnetischen Teile (16) von den symmetrischen Bereichen (7; 8) durch eine Isolation (15) getrennt sind.

28. Sensorelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß aus elektrisch in Reihe geschalteten Schichtpaketen 1 zwei Widerstände aufgebaut sind über oder unter denen sich Dünnschichtleiter (17; 18) befinden, die von Strömen (I₂; I₃) entgegengesetzter Richtung durchflossen werden und die Arbeitspunkte (AP1; AP2) auf die entgegengesetzte Flanke der Feld-Widerstandskennlinie so festlegen, daß die beiden Widerstände elektrisch in Reihe geschaltet sind und einen Spannungsteiler bilden.

29. Sensorelement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß aus zwei elektrisch parallel geschalteten Spannungsteilern eine Wheatstone-Brücke aufgebaut ist.