[发明专利]磁性传感器、传感器单元、磁性检测装置、以及磁性测量装置

说明书

包括：包含多个隧道磁阻元件(20)的元件阵列(10a)，所述多个隧道磁阻元件(20)分别具有固定磁性层(21)、自由磁性层(22)、以及被设置于固定磁性层及自由磁性层(22)之间的绝缘层(23)，且在外界磁场的影响下分别使绝缘层(23)的隧道电阻改变；以及对构成元件阵列(10a)的多个隧道磁阻元件(20)施加电压的电路(30)，施加于各隧道磁阻元件(20)的电压在0.1mV以上且50mV以下。

技术领域

本发明涉及包含隧道磁阻元件的磁性传感器、传感器单元、磁性检测装置、以及磁性测量装置。

背景技术

隧道磁阻元件被期待应用于磁性传感器、磁头、磁性存储器等领域中。在使用了隧道磁阻元件的磁性检测装置中，将多个隧道磁阻元件并联或串联地连接而提高灵敏度(参照专利文献1～4)。

例如，在专利文献1的装置中，将并联地连接隧道磁阻元件并且并联地连接的第1单元和并联地连接隧道磁阻元件并且串联地连接的第2单元并联或者串联地连接而构成磁性传感器，实现噪声降低以及灵敏度提高。

在专利文献2的装置中，在单个芯片上形成包括磁化方向相互不同的钉扎层(pinned layer)的两个以上的隧道磁阻元件，使得能够检测不同方向的磁场。这里，隧道磁阻元件成为由被串联连接的多个隧道磁阻元件组成的隧道磁阻元件组。

在专利文献3的装置中，公开了由各自包括并联和/或串联地排列了多个隧道磁阻元件的TMR模块的多个集成体组成的生物体磁性测量系统，并公开了将TMR模块桥接而构成差分放大型电路。

在专利文献4的装置中，在对串联地连接了多个强磁性隧道元件的传感器元件施加电压而处于灵敏度高的状态下，使传感器元件进行动作。

如上述专利文献1～4中所述，若提高串联或者并联连接隧道磁阻元件而构成磁性传感器的隧道磁阻元件的集成度，则能够降低磁性传感器的噪声。另一方面，在提高了磁性传感器的集成度的情况下，元件间的偏差或不良元件导致磁性传感器的信号水平降低。另外，虽然提高对磁性传感器的供电电压则灵敏度也会上升，但通常噪声也会上升，结果灵敏度不会实质性地提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2011-102730号公报

专利文献2:(日本)特开2004-93576号公报

专利文献3:国际公开第2012/161037号

专利文献4:(日本)特开平11-112054号公报

发明内容

本发明是鉴于上述背景技术而完成的，其目的在于，提供一种提高信号水平并且降低了噪声的磁性传感器。

此外，本发明的目的在于，提供嵌入了上述磁性传感器的传感器单元、磁性检测装置、以及磁性测量装置。

为了实现上述目的，本发明的磁性传感器包括：包含多个隧道磁阻元件的元件阵列，所述多个隧道磁阻元件分别具有固定磁性层、自由磁性层、以及被设置于固定磁性层及自由磁性层之间的绝缘层，且在外界磁场的影响下分别使绝缘层的隧道电阻改变；以及电路，对构成元件阵列的多个隧道磁阻元件施加电压，施加于各隧道磁阻元件的电压在0.1mV以上且50mV以下。

在上述磁性传感器中，通过将施加于各隧道磁阻元件的电压设为50mV以下，能够实质性地提高各隧道磁阻元件的灵敏度，并降低在各隧道磁阻元件中产生的噪声。另一方面，通过将施加于各隧道磁阻元件的电压设为0.1mV以上，能够防止隧道磁阻元件的串联数或者并联数过度增加，还能够提高隧道磁阻元件的合格品率等的可靠性。即，通过将对绝缘层的施加电压设为0.1mV以上，不需要为了确保灵敏度而过度地增加隧道磁阻元件的串联数或并联数或者使绝缘层过薄，并能够容易地使隧道磁阻元件产生适当的偏置效果。