磁性检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于得到一种以更为简单的结构来准确地检测出被检测对象的旋转角度信息的磁性检测装置，具有磁阻元件（1），该磁阻元件（1）包括：磁化固定层（111）、磁化自由层（113）、以及夹在磁化固定层（111）与磁化自由层（113）之间的非磁性中间层（112），将磁阻元件（1）两端的电位差设为固定电压，并对磁阻元件的电流值（1）相对于磁场变化而发生的变化进行检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用磁阻元件、并利用磁场变化来检测出被检测对象的旋转角度的磁性检测装置。
技术介绍
已知有如下检测方法：在作为电磁转换元件的磁阻元件的两端形成电极以构成惠斯通电桥电路，该惠斯通电桥电路上相对的两个电极之间连接有额定电压的电源，将磁阻元件的电阻值变化转换成电压变化，从而检测出作用在该磁阻元件上的磁场的变化（日本专利第3017061号公报）。图10是表示这种惠斯通电桥电路的电路结构图。图中，构成电桥电路的磁阻元件101、102、103、104如图11所示，具有层叠体，该层叠体包括使磁化方向相对于外部磁场固定的磁化固定层111，磁化方向根据外部磁场进行变化的磁化自由层113，以及夹在磁化固定层111与磁化自由层113之间的非磁性中间层112。该磁化自由层113的磁化基于外部磁场在层叠体的膜面内自由地旋转。这里，以非磁性中间层112为绝缘体的隧道磁电阻元件（tunnel magnetoresistive element）（以下，称作TMR元件）为例进行说明。已知TMR元件的电气特性由电导G的形式来表示。（非专利文献1）若将磁化自由层113的磁化方向与磁化固定层111的磁化方向的相对角度设为θ，则电导G如下所示。此处，磁化自由层113的磁化方向与外部磁场的方向、即磁场的旋转角θ一致。Ｇ＝Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ………（数学式1）若利用电阻值来进行表示，则对数学式1取倒数。Ｒ＝1/（Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ）………（数学式2）此外，在图10中，用箭头标记方向105、106、107、108来表示TMR元件101、102、103、104各自的磁化固定层111的磁化方向。另外，惠斯通电桥电路中央部的箭头标记109表示外部磁场的方向。这里，着重观察TMR元件101与TMR元件102。图12示出了在磁场方向109旋转360°的情况下，TMR元件101与TMR元件102的电导G如何变化的情况。若磁场方向与磁化固定层的磁化朝向相同（θ＝0°），则如数学式1所示那样，电导G为最大。另外，若磁场方向与磁化固定层的磁化朝向相反（θ＝180°），则电导G为最小，由于TMR元件101与TMR元件102的磁化固定层的磁化朝向相差180°，因此，电导G的值为相互反转180°的形式。另一方面，利用数学式2来计算TMR元件101与TMR元件102的电气中间点电位、即in1，如下数学式3所示。ｉｎ1＝（Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ）/2Ｇ0………（数学式3）如该数学式3所示，分子侧出现了ｃｏｓθ，而分母侧为常数，因此，in1为所谓的三角函数的余弦波形。这里，在TMR元件102与磁场方向无关而为固定的电阻值R0的情况下，中间点电位in1可利用数学式2表示成如下这样。ｉｎ1＝Ｒ0（Ｇ0＋Ｇ1ｃｏｓθ）/｛Ｒ0（Ｇ0＋Ｇｃｏｓθ）+1｝……（数学式4）如该数学式4所示，分子侧、分母侧都出现了ｃｏｓθ，因此，in1为既不是三角函数的余弦波形也不是正弦波形的某种波形。假设输出的是理想的余弦或正弦波形，并以计算磁场方向的角度为前提，在此情况下，数学式4的波形偏离于理想的余弦、正弦波形，因此，不优选这种做法。因此，如图10所示，优选构成TMR元件的电桥电路。接下来，为了从外部对TMR元件施加磁场，以使用图13A、图13B所示那样的磁化转子121的情况为例进行说明。此处，简要地用122来表示磁化转子121的轴中心，用123来表示磁化转子121表面附近的磁场方向。TMR元件101、102以接近该磁化转子121的方式进行配置，用箭头标记124来表示TMR元件102的磁化固定层的朝向。磁化转子121表面附近的磁场方向123与TMR元件101、102附近的磁场方向近似相同。以上述结构为基础，若经过磁化后的磁化转子121进行旋转，则施加在TMR元件101、102上的磁场的方向会发生变化。TMR元件101、102构成如图10所示那样的电桥电路，若磁化转子121旋转一周，则磁场方向旋转360°×2＝720°。因此，能够根据TMR元件101与TMR元件102的电桥电路的中间点in1的输出来获取到磁化转子121的旋转角度信息。此时，例如需要将TMR元件101及TMR元件102配置在相互靠近的位置上。然而，如图13A所示，难以将TMR元件101及TMR元件102配置在完全相同的点上，因而，实际上是隔开某一程度的间隙来进行配置，由此将产生角度偏差。该角度偏差将成为检测旋转时精度变差的原因。另外，如图13（b）所示，在将TMR元件101、102配置在互相远离的位置上的情况下，虽然能够减小角度偏差的影响，但是配置位置依赖于磁化转子121的大小，因而，需要针对每个磁化转子121的大小来决定TMR元件101与TMR元件102的配置位置，由此会产生通用性欠佳的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3017061号公报非专利文献非专利文献1：《Angular Dependence of the tunnel magnetoresistance transition-metal-based junction》：Physical Review B Vol.64,064427（2001年）（式（2）以及Ｖ．CONCLUSION一栏）
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够利用一个磁阻元件来得到更为准确的旋转角度信息的磁性检测装置。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术所涉及的磁性检测装置包括磁阻元件，该磁阻元件具有：被磁化到一个方向并且使磁化方向相对于外部磁场固定的磁化固定层；磁化方向根据外部磁场进行旋转的磁化自由层；以及夹在磁化固定层与磁化自由层之间的非磁性中间层，将磁阻元件两端的电位差设为固定电压，并对磁阻元件的电流值相对于磁场变化而发生的变化进行检测。专利技术效果根据本专利技术，无需惠斯通电桥电路结构，就能利用更为简单的结构来起到获得被检测对象的准确的旋转角度信息的效果。附图说明图1是本专利技术的实施方式1所涉及的磁性检测装置的电路结构图。图2是表示图1中的主要部分的结构的概要图。图3是说明本专利技术的实施方式1所涉及的磁性检测装置的动作的波形图。图4是本专利技术的实施方式2所涉及的磁性检测装置的电路结构图。图5是说明本专利技术的实施方式2所涉及的磁性检测装置的动作的波形图。图6是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2012.11.07 JP 2012-2449931.一种磁性检测装置，利用磁场变化来检测出被检测对象的旋转角度，其
特征在于，
具有磁阻元件（1），该磁阻元件（1）包括：
磁化固定层（111），该磁化固定层（111）被磁化到一个方向并且使磁
化方向相对于外部磁场固定；磁化自由层（113），该磁化自由层（113）的
磁化方向根据外部磁场进行旋转；以及
非磁性中间层（112），该非磁性中间层（112）夹在所述磁化固定层
（111）与所述磁化自由层（113）之间，
将所述磁阻元件（1）两端的电位差设为固定电压，并对所述磁阻元件
（1）的电流值相对于磁场变化而发生的变化进行检测。
2.如权利要求1所述的磁性检测装置，其特征在于，
将放大单元（2）用作为检测所述电流值变化的单元。...

【专利技术属性】
技术研发人员：馆沼义范，川野裕司，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：