[发明专利]具有补偿交叉轴效应的磁阻磁场传感器桥

说明书

在一个实施例中，一种磁阻（MR）磁场传感器系统包括MR磁场传感器桥。MF磁场传感器桥包括感测腿，所述感测腿具有感测元件，所述感测元件具有以第一固定磁化取向的第一层、以及以第一自由磁化取向的第二层，在零施加的磁场下，第一自由磁化取向与第一固定磁化取向正交。MF磁场传感器桥的参考腿并联地以电子方式连接到感测腿。参考腿包括至少一个参考元件，所述参考元件具有以第二固定磁化取向的第三层、以及以第二自由磁化取向的第四层，第二固定磁化取向平行于第一固定磁化取向并且与第一固定磁化取向处于相同的方向上，在零施加的磁场下，第二自由磁化取向平行于第一固定磁化取向。

本申请要求于2017年12月21日提交的并且题为“MAGNETORESITIVE MAGNETICFIELD SENSOR BRIDGE WITH COMPENSATED CROSS-AXIS EFFECT”的美国临时专利申请号62/608,658的优先权，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用在其整体上并入本文中。

技术领域

本公开涉及隧穿磁阻（TMR）磁场传感器。

背景技术

已知的磁阻（MR）磁场传感器基于各向异性磁阻（AMR）、巨磁阻（GMR）或隧穿磁阻（TMR）。所有MR传感器必须应对的一个问题是交叉轴（cross axis）效应，其被定义为沿非敏感方向施加的场，由于该场对磁各向异性的影响，该场改变敏感性。

MR传感器通常被组合在具有高敏感性和3个正交轴的单个设备中，以用作智能电话中的地磁磁力计。为了准确地确定地球磁场相对于电话的方向，传感器在电话的所有取向上都必须具有等同的响应。来自电话中的磁性材料和软铁材料的杂散场叠加在地球场上，并且必须通过现场校准来消除。如果传感器具有高的交叉轴效应，则以高的准确度来做到这点是困难的。

因此，具有带有线性响应和减小的交叉轴效应的MR磁场传感器是合期望的。具有不带有交叉轴效应的MR磁场传感器将是进一步有益的。

发明内容

本公开涉及一种磁阻（MR）磁场传感器桥，在一个实施例中，所述磁阻（MR）磁场传感器桥是隧穿MR（TMR）磁场传感器桥。MR磁场传感器桥提供了高线性度和经完全补偿的交叉轴效应。该桥设备的益处在于其针对包括具有很高TMR的先进材料（如MgO屏障）的所有MR水平的线性度以及对交叉轴效应的消除。与先前的设备相对照，所公开的桥的敏感性独立于外部磁场，而不论所施加的方向如何。

在一个实施例中，一种MR磁场传感器系统包括MR磁场传感器桥。MF磁场传感器桥包括感测腿（leg），所述感测腿具有感测元件，所述感测元件具有以第一固定磁化取向的第一层、以及以第一自由磁化取向的第二层，在零施加的磁场下，第一自由磁化取向与第一固定磁化取向正交。MF磁场传感器桥的参考腿并联地以电子方式连接到感测腿。参考腿包括至少一个参考元件，所述参考元件具有以第二固定磁化取向的第三层、以及以第二自由磁化取向的第四层，第二固定磁化取向平行于第一固定磁化取向并且与第一固定磁化取向处于相同的方向上，在零施加的磁场下，第二自由磁化取向平行于第一固定磁化取向。

在一个或多个实施例中，所述至少一个感测元件包括第一感测元件和第二感测元件。在零施加的磁场下，第一感测元件的第一自由磁化取向与第二感测元件的第一自由磁化取向相反。附加地，所述至少一个参考元件包括第一参考元件和第二参考元件。在零施加的磁场下，第一参考元件的第二自由磁化取向与第二参考元件的第二自由磁化取向相反。