[实用新型]一种用于高强度磁场的推挽桥式磁传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁传感器技术领域，特别涉及一种用于高强度磁场中的推挽桥式磁传感器。

背景技术

磁传感器广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有技术中，有许多不同类型的传感器用于测量磁场及其他参数，例如霍尔（Hall）元件，各向异性磁电阻（Anisotropic Magnetoresistance, AMR）元件或巨磁电阻（Giant Magnetoresistance, GMR）元件为敏感元件的磁传感器。

霍尔磁传感器虽然能在高强度磁场中工作，但灵敏度很低、功耗大、线性度差等缺点。AMR磁感器虽然灵敏度比霍尔传感器高，但其制造工艺复杂，功耗高，并且不适用于高强度磁场。GMR磁传感器相比霍尔磁传感器有更高的灵敏度，但其线性范围偏低，并且也不适用于高强度磁场。

TMR（Tunnel MagnetoResistance）磁传感器是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器，其利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应，其相对于霍尔磁传感器、AMR磁传感器以及GMR磁传感器具有更高的灵敏度、更低的功耗、更好的线性度以及更宽的工作范围。但现有的TMR磁传感器仍然不适用于高强度磁场中工作，并且线性范围也不够宽。

发明内容

 本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的以上问题，提供一种适用于高强度磁场中的推挽桥式磁传感器。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型提供了一种用于高强度磁场的推挽桥式磁传感器，该传感器包括推臂基片和挽臂基片；

至少一个由一个或多个磁电阻传感元件电连接构成的推臂和至少一个由一个或多个磁电阻传感元件电连接构成的挽臂；

至少一个推臂衰减器和至少一个挽臂衰减器；

所述推臂和所述推臂衰减器沉积在所述推臂基片上，所述挽臂和所述挽臂衰减器沉积在所述挽臂基片上；

所述推臂衰减器和所述挽臂衰减器的长轴方向为Y轴方向，短轴方向为X轴方向；

所述推臂中的磁电阻传感元件成列排布于所述推臂衰减器的上方或下方，所述挽臂中的磁电阻传感元件成列排布于挽臂衰减器的上方或下方；

同一基片上的磁电阻传感元件的磁性钉扎层的磁化方向相同，所述推臂基片与所述挽臂基片上的磁电阻传感元件的磁性钉扎层的磁化方向相反；

所述推臂基片和所述挽臂基片上的磁电阻传感元件的敏感方向均为X轴方向。

优选的，每个所述推臂衰减器和每个所述挽臂衰减器的上方或下方各自分别最多对应一列所述磁电阻传感元件，同一基片上的所述推臂衰减器或所述挽臂衰减器的个数与所述磁电阻传感元件的列数之间的关系如下：NA>=NS+2i，其中NA为推臂衰减器或挽臂衰减器的个数，NS为磁电阻传感元件的列数，i为非负整数。

优选的，所述磁电阻传感元件为GMR或者TMR传感元件。

优选的，对于所述推臂基片和所述挽臂基片，其中一个基片上的所述磁电阻传感元件的钉扎层的磁化方向为X轴正方向，另一个基片上的所述磁电阻传感元件的钉扎层的磁化方向为X轴负方向。

优选的，在没有外加磁场时，所述磁电阻传感元件可以通过片上永磁体、片上线圈、双交换作用、形状各向异性中的任意一种或者至少两种的结合来偏置磁性自由层的磁化方向，其中，所述片上永磁体和片上线圈所产生的交叉偏置场的方向为Y轴方向。

优选的，所述推臂和所述挽臂电连接构成的电桥为半桥、全桥或准桥。

优选的，所述推臂和所述挽臂上的磁电阻传感元件的数量相同并且相互平行。

优选的，所述推臂衰减器和所述挽臂衰减器的数量相同并且相互平行。

优选的，所述推臂衰减器和所述挽臂衰减器均为细长条形阵列，其组成材料为软铁磁合金，含有Ni、Fe、和Co中的一种元素或至少多种元素。

优选的，所述推臂和所述挽臂上磁电阻传感元件处的磁场的增益系数Asns<1。

优选的，所述推臂基片和所述挽臂基片包括了集成电路，或与包括了集成电路的其它基片相连接。

优选的，所述集成电路为CMOS、BiCMOS、Bipolar、BCDMOS或者SOI，所述推臂直接沉积在所述推臂基片上的集成电路上，所述挽臂直接沉积在所述挽臂基片上的集成电路上。

优选的，所述基片为ASIC芯片，其包含有偏移电路、增益 （gain）电路、 校准电路、温度补偿电路和逻辑(logic)电路中的任一种或几种应用电路。