[实用新型]一种预调制磁电阻传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁电阻传感器，尤其涉及一种预调制磁电阻传感器。

背景技术

磁电阻传感器受到1/f噪声的限制，限制分辨率在一个低的频率。调制磁场传感器的技术已经发展到将测量信号转换为相对于传感器固有噪声的更高频率，这样可以绕过传感器的1/f噪声。

现有技术中包括使用磁通集中器，进一步地，通过使用MEMS 相对于彼此以摆动的方式移动传感器和磁通集中器，在传感器的外部提供体积更大些的通量集中器，并且使用一种设置在磁通集中器周围的线圈进行周期性地渗透。

在上述两种情况中，目的是为了周期性地改变将要测量到的磁场，该磁场通过传感器感应，称之为预调制的一种方法可以通过传感器信号的输出随后进行调制，这将传感器信号转换为更高的频率，而此时，传感器的噪声变得更小。

调制磁场必须足够的小，这样才不引起传感器元件的噪声。通过更大地周期性的磁场对传感器本身进行调制既可引起巴克豪森噪声，并且如果振幅足够大时，它还将产生传感器灵敏度的非线性调制，而非线性调制混合了传感器的低频热磁性噪声进入到调制信号的边频带。当最小的调制磁场出现在传感器中，最佳的降噪并因此最佳信噪比就产生了，这些也正对应于被检测信号的峰值幅度。

此外，降噪有益于降低传感器1/f噪声，这是基于下述因素实现的：适当的传感器偏置；适当的传感器材料；足够的传感器的尺寸。

最终，且当在足够高的频率调制，这样使得输入信号发生在传感器的白噪声区域；传感器的电阻低，这样约翰逊噪声低；传感器的灵敏度高，这样等效输入噪声小；按照一定的电压或者电流偏置传感器，这样不会引起散射噪声，散射噪声超过了传感器的热约翰逊噪声，降噪达到了最大化。

现有技术中的调制方法为：移动磁通集中器或者相对于磁通集中器移动传感器，这两种方法太复杂，花费费用很高；放置传感器在一个大的屏蔽罩中，屏蔽罩周期性的渗透，然而，该方法中屏蔽罩是在传感器的外部，这样体积会变得很大，也很昂贵。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种预调制磁电阻传感器。本实用新型是根据以下技术方案实现的：

一种预调制磁电阻传感器，在XY平面上设置有一衬底，磁电阻感应元件、调制器、电连接器、电绝缘层和键合焊盘均沉积在所述衬底上，所述磁电阻感应元件的感应方向平行于X轴；

所述磁电阻感应元件串连连接成磁电阻感应元件串，所述的磁电阻感应元件串电连接成传感器电桥，所述传感器电桥为推挽式半桥电路或推挽式全桥电路；所述的磁电阻感应元件串与所述的键合焊盘电连接，使得偏置电压或者电流流过所述的磁电阻感应元件并探测所述磁电阻感应元件上的电压或电流；

所述的调制器与所述的键合焊盘电连接，从所述的键合焊盘得到调制电流，所述调制电流的方向平行于Y轴的方向，所述的调制器使得调制电流通过软铁磁通量集中器周围的导体，在软铁磁通量集中器周围产生磁场来调制软磁通量集中器的磁导率，所述的调制器与磁电阻感应元件之间设置有一层电绝缘层，所述的电绝缘层将所述的调制器与所述的磁电阻感应元件隔开。

优选地，所述的磁电阻感应元件为AMR、GMR或者TMR磁感应元件；所述的调制器由多个调制器棒构成，所述的调制器棒的结构为矩形条状，其长轴平行于Y轴方向，其短轴平行于X轴方向，多个所述的调制器棒以阵列形式设置，所述调制器棒之间有间隙，所述间隙的间隔距离方向延X轴方向，所述的调制器棒的端部之间通过电连接器连接成蛇形状的电流路径。

优选地，所述的调制器棒是由FM1层、NM层和FM2层三层结构构成，其中FM1层和FM2层是软铁磁体层，NM层是普通金属层；所述NM层的材料为钌或铜，所述NM层的厚度小于5nm，所述FM1 层和所述FM2层之间存在反铁磁RKKY耦合作用。

优选地，所述的电连接器为金属，所述的电连接器与所述的调制器的上表面、下表面或者侧表面相连；

或者，所述的电连接器从FM1层、NM层和FM2层的三层结构中刻蚀。

优选地，所述的调制器包括载流线圈和铁磁性矩形体，所述的载流线圈位于铁磁性矩形体的上方，所述的载流线圈与所述的键合焊盘连接。