RU2635330C1 - Преобразователь магнитного поля с повышенной чувствительностью на анизотропных тонкопленочных магниторезисторах (варианты) - Google Patents
Преобразователь магнитного поля с повышенной чувствительностью на анизотропных тонкопленочных магниторезисторах (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635330C1 RU2635330C1 RU2016122475A RU2016122475A RU2635330C1 RU 2635330 C1 RU2635330 C1 RU 2635330C1 RU 2016122475 A RU2016122475 A RU 2016122475A RU 2016122475 A RU2016122475 A RU 2016122475A RU 2635330 C1 RU2635330 C1 RU 2635330C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetoresistors
- strips
- magnetic field
- shunt
- thin
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 title abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005404 magnetometry Methods 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Использование: для регистрации постоянных и переменных магнитных полей. Сущность изобретения заключается в том, что преобразователь магнитного поля состоит из четырех магниторезисторов, выполненных на подложке с окисленным слоем в виде тонкопленочных магнитных полосок с шунтирующими полосками из проводящего материала под углом 45° к продольной оси магниторезисторов, включенных в мостовую схему с помощью тонкопленочных проводников, причем магниторезисторы в местах расположения на них шунтирующих полосок имеют форму, полностью повторяющую форму шунтирующей полоски. Технический результат: обеспечение возможности повышения чувствительности к магнитному полю. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматики и магнитометрии и может быть использовано для регистрации постоянных и переменных магнитных полей.
Известны устройства для регистрации магнитного поля, представляющие собой тонкопленочные анизотропные магниторезисторы, включенные в мостовую схему (US 8884610, US 8547087 RU 2495514 С1, 10.10.2013, US 5055786 A, 08.10.1991).
Наиболее близким по конструктивным признакам заявляемому является устройство, представляющее собой магниторезисторы в виде полосок магнитного материала, на которые нанесены шунтируюшие полоски из проводящего материала под углом 45° к продольной оси полосок (RU 2533747 С1, 20.11.2014). Недостатком данного устройства является относительно невысокая чувствительность его к магнитному полю в силу того, что намагниченность на краях магнитной полоски ориентирована под углом к линиям тока значительно меньше 45°, что обусловлено геометрическим расположением шунтирующих полос, т.е. эти участки реагируют на магнитное поле слабее, чем центральные области.
Техническим результатом данного технического решения является повышение чувствительности к магнитному полю.
Указанный результат достигается тем, что форма магнитной полосы, на которой находится шунтируюшая полоска, полностью повторяет форму шунтирующей полоски. В результате распределение намагниченности в магнитном слое существенно отличается от однородного распределения в классическом магниторезисторе. В частности, в областях магнитного слоя, находящихся под шунтирующей полоской, возникают неоднородности распределения намагниченности, приводящие к изменению распределения намагниченности в областях магнитной полоски между шунтирующими полосками и, в частности, на краях магнитной полоски. В результате угол между вектором намагниченности и линиями тока становится близким к 45° на большей площади магнитной полосы. В связи с этим большая область магнитной полоски между шунтами будет эффективно реагировать на магнитное поле, что приводит к повышению чувствительности магниторезистора и преобразователя в целом. Чувствительность (S) магниторезистивного преобразователя определяется выражением
где ΔR - изменение сопротивления в магнитном поле,
R - сопротивление магниторезистора,
Н к - поле анизотропии.
На фиг. 1 показан график изменения сопротивления магниторезистора, полученный в результате расчета, проведенного на основе микромагнитной модели, учитывающей неоднородное распределение намагниченности, из которого видно, что для структуры с магнитным слоем, повторяющим форму шунтирующей полоски, изменение сопротивления имеет большую величину по сравнению с классической структурой, т.е. графики имеют различный наклон. В соответствии с (1) чувствительность S преобразователя с такой структурой также будет больше, чем классической.
На фиг. 2 показаны передаточные характеристики для классического магниторезистора и заявляемого с одинаковой геометрией. Характеристика 4 имеет больший наклон, что свидетельствует о большей чувствительности устройства.
На фиг. 3 показано заявляемое устройство. Магниторезистивный слой 1 выполнен в конфигурации, полностью совпадающей с конфигурацией проводящего слоя 2, и вся площадь под шунтирующими полосками заполнена магнитным материалом.
На фиг. 4 показан второй вариант заявляемого устройства. На магниторезистивный слой 1, выполненный в конфигурации, полностью совпадающей с конфигурацией проводящего слоя 2, нанесен слой диэлектрического материала 3, в котором выполнены окна по форме шунтирующих проводников, в которых, в свою очередь, выполнены шунтирующие проводники 2.
Технически устройство реализовано следующим образом. На пластину кремния, на которой предварительно был сформирован изолирующий слой, напылен слой пермаллоя (80%Ni20%Fe) толщиной 0,03 мкм, на котором методом фотолитографии сформирован рисунок в виде полосок с регулярными поперечными расширениями в форме шунтов. Затем напылялся слой алюминия, на котором также методом фотолитографии формировался рисунок проводящих элементов в виде поперечных шунтов. Изготовленное устройство имело следующие топологические размеры: ширина магнитной полоски - 10 мкм, ширина шунтирующей полоски - 6 мкм, расстояние между шунтирующими полосками - 10 мкм.
На фиг. 5 показана передаточная характеристика устройства, где для сравнения приведена характеристика классического устройства с такими же топологическими размерами. Хорошо видно, что характеристика заявляемого устройства имеет наклон, значительно превышающий наклон характеристики классического устройства, что свидетельствует о большей чувствительности заявляемого устройства. Расчет чувствительности на линейном участке характеристики дает следующие значения: для заявляемого устройства - 11,3 мВ/В/кА/м, тогда как для классического - только 4,2 мВ/В/кА/м. Таким образом, подтверждается факт увеличения чувствительности более чем в 2,5 раза.
Claims (2)
1. Преобразователь магнитного поля, состоящий из четырех магниторезисторов, выполненных на подложке с окисленным слоем в виде тонкопленочных магнитных полосок с шунтирующими полосками из проводящего материала под углом 45° к продольной оси магниторезисторов, включенных в мостовую схему с помощью тонкопленочных проводников, отличающийся тем, что магниторезисторы в местах расположения на них шунтирующих полосок имеют форму, полностью повторяющую форму шунтирующей полоски.
2. Преобразователь магнитного поля, состоящий из четырех магниторезисторов, выполненных на подложке с окисленным слоем в виде тонкопленочных магнитных полосок с шунтирующими полосками из проводящего материала под углом 45° к продольной оси магниторезисторов, включенных в мостовую схему с помощью тонкопленочных проводников, отличающийся тем, что на магниторезисторы нанесен изолирующий слой, в котором выполнены окна по форме шунтирующей полоски, на который нанесен слой проводящего материала, из которого в свою очередь выполнены шунтирующие полоски, размещаемые в окнах изолирующего слоя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016122475A RU2635330C1 (ru) | 2016-06-07 | 2016-06-07 | Преобразователь магнитного поля с повышенной чувствительностью на анизотропных тонкопленочных магниторезисторах (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016122475A RU2635330C1 (ru) | 2016-06-07 | 2016-06-07 | Преобразователь магнитного поля с повышенной чувствительностью на анизотропных тонкопленочных магниторезисторах (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2635330C1 true RU2635330C1 (ru) | 2017-11-10 |
Family
ID=60263775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016122475A RU2635330C1 (ru) | 2016-06-07 | 2016-06-07 | Преобразователь магнитного поля с повышенной чувствительностью на анизотропных тонкопленочных магниторезисторах (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2635330C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112594415A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-02 | 中国科学技术大学 | 一种形状自适应的磁控自感知柔性管道及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4847584A (en) * | 1988-10-14 | 1989-07-11 | Honeywell Inc. | Magnetoresistive magnetic sensor |
| US20050270020A1 (en) * | 2004-06-03 | 2005-12-08 | Honeywell International Inc. | Integrated three-dimensional magnetic sensing device and method to fabricate an integrated three-dimensional magnetic sensing device |
| RU2347302C1 (ru) * | 2007-09-11 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Магниторезистивный датчик |
| RU2533747C1 (ru) * | 2013-03-19 | 2014-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" | Магниторезистивный датчик тока |
| US8981773B2 (en) * | 2010-12-27 | 2015-03-17 | Stmicroelectronics S.R.L. | Magnetoresistive sensor with reduced parasitic capacitance, and method |
-
2016
- 2016-06-07 RU RU2016122475A patent/RU2635330C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4847584A (en) * | 1988-10-14 | 1989-07-11 | Honeywell Inc. | Magnetoresistive magnetic sensor |
| US20050270020A1 (en) * | 2004-06-03 | 2005-12-08 | Honeywell International Inc. | Integrated three-dimensional magnetic sensing device and method to fabricate an integrated three-dimensional magnetic sensing device |
| RU2347302C1 (ru) * | 2007-09-11 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Магниторезистивный датчик |
| US8981773B2 (en) * | 2010-12-27 | 2015-03-17 | Stmicroelectronics S.R.L. | Magnetoresistive sensor with reduced parasitic capacitance, and method |
| RU2533747C1 (ru) * | 2013-03-19 | 2014-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" | Магниторезистивный датчик тока |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112594415A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-02 | 中国科学技术大学 | 一种形状自适应的磁控自感知柔性管道及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10094891B2 (en) | Integrated AMR magnetoresistor with large scale | |
| US8373536B2 (en) | Integrated lateral short circuit for a beneficial modification of current distribution structure for xMR magnetoresistive sensors | |
| CN100403048C (zh) | 薄膜磁传感器 | |
| JP7136340B2 (ja) | 磁気抵抗素子および磁気センサ | |
| CN102540112B (zh) | 单一芯片推挽桥式磁场传感器 | |
| JP6320515B2 (ja) | 磁界センサ装置 | |
| WO2001035112A1 (en) | Uniform sense condition magnetic field sensor | |
| CN113227815B (zh) | 具有形状各向异性的磁性隧道结的tmr传感器 | |
| CN205861754U (zh) | 一种无需置位和复位装置的各向异性磁电阻电流传感器 | |
| JP2008134181A (ja) | 磁気検出装置及びその製造方法 | |
| JP2012234602A (ja) | 磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記録再生装置 | |
| RU2635330C1 (ru) | Преобразователь магнитного поля с повышенной чувствительностью на анизотропных тонкопленочных магниторезисторах (варианты) | |
| JP6228663B2 (ja) | 電流検知装置 | |
| RU2436200C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
| DE3517095A1 (de) | Anordnung zur messung von leitungsstroemen in form eines magnetoresistiven wandlers | |
| JP2002532894A (ja) | 巨大磁気抵抗効果を有する磁界センサ | |
| RU2533747C1 (ru) | Магниторезистивный датчик тока | |
| US9541612B2 (en) | Method and device for measuring a magnetic field and the temperature of a magneto-resistive transducer | |
| Sabri et al. | Topological Hall-like behavior of multidomain ferromagnets | |
| JP2008058183A (ja) | 磁気検出装置およびその製造方法 | |
| RU2495514C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
| RU2561762C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
| CN108363025B (zh) | 磁场传感器 | |
| TW201318237A (zh) | 磁感測裝置 | |
| DD155220A1 (de) | Magnetoresistives feldeffekt-bauelement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180608 |