磁性传感器电路和系统及用于形成磁性传感器电路的方法技术方案

本公开涉及磁性传感器电路和系统及用于形成磁性传感器电路的方法。例如，一种传感器电路包括第一磁阻器。第一磁阻器具有第一电阻传递函数。此外，传感器电路包括第二磁阻器。第二磁阻器具有第二电阻传递函数。第二电阻传递函数不同于第一电阻传递函数。第一磁阻器和第二磁阻器串联在传感器电路的第一电源端子和传感器电路的第二电源端子之间。

【技术实现步骤摘要】
磁性传感器电路和系统及用于形成磁性传感器电路的方法
本公开的示例涉及磁性传感器电路和系统以及用于形成包括磁阻结构的磁性传感器电路的方法。
技术介绍
磁阻效应基于多种不同的物理现象。所有这些现象的共性在于：电阻元件的电阻可通过穿透电阻元件的磁场来改变。利用磁阻效应的技术有时被称为“xMR技术”，其中“x”表示本文可解决的许多效应，仅举几个例子，如巨磁阻(GMR)效应、隧道磁阻(TMR)效应或者各向异性磁阻(AMR)效应。xMR效应可以应用于各种基于场的传感器，例如用于测量旋转、角度等。然而，施加于传感器的诸如大磁场强度的外部效应可以在传感器执行的测量中引起误差并且会使得传感器操作不太可靠。这在与安全相关的应用中尤其严重。因此，需要提高磁性传感器的操作可靠性和/或精度。这种需求可以通过根据本公开的实施例来解决。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种传感器电路。该传感器电路包括第一磁阻器。第一磁阻器具有第一电阻传递函数(resistancetransferfunction)。此外，传感器电路包括第二磁阻器。第二磁阻器具有第二电阻传递函数。第二电阻传递函数不同于第一电阻传递函数。第一磁阻器和第二磁阻器串联连接在传感器电路的第一电源端子和传感器电路的第二电源端子之间。根据本专利技术的第二方面，提供了一种磁性传感器桥电路。该磁性传感器桥电路包括第一磁阻涡流传感器元件和第二磁阻涡流传感器元件。第一和第二磁阻涡流传感器元件串联连接。此外，磁性传感器桥电路包括第三磁阻涡流传感器元件和第四磁阻涡流传感器元件。第三和第四磁阻涡流传感器元件串联连接。第一第三磁阻涡流传感器元件连接至磁性传感器桥电路的第一电源端子。第二和第四磁阻涡流传感器元件连接至磁性传感器桥电路的不同的第二电源端子。第一和第四磁阻涡流传感器元件具有第一电阻传递函数，其具有第一饱和范围。第二和第三磁阻涡流传感器元件具有第二电阻传递函数，其具有不同的第二饱和范围。此外，磁性传感器桥电路包括监控电路，其被配置为监控第一和第二磁阻涡流传感器元件的公共端子与第三和第四磁阻涡流传感器元件的公共端子之间的电压。监控电路被配置为在电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。根据本公开的第三方面，提供了一种传感器系统。该传感器系统包括第一磁性传感器桥电路。第一磁性传感器桥电路包括第一磁阻涡流传感器元件和第二磁阻涡流传感器元件。第一和第二磁阻涡流传感器元件串联连接。此外，第一磁性传感器桥电路包括第三磁阻涡流传感器元件和第四磁阻涡流传感器元件。第三和第四磁阻涡流传感器元件串联连接。第一和第三磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的第一电源端子。第二和第四磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的不同的第二电源端子。第一和第四磁阻涡流传感器元件具有第一电阻传递函数，其具有第一饱和范围。此外，传感器系统包括接近第一磁性传感器桥电路定位的第二磁性传感器桥电路。第二磁性传感器桥电路包括第五磁阻涡流传感器元件和第六磁阻涡流传感器元件。第五和第六磁阻涡流传感器元件串联连接。此外，第二磁性传感器桥电路包括第七磁阻涡流传感器元件和第八磁阻涡流传感器元件。第七和第八磁阻涡流传感器元件串联连接。第五和第七磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的第三电源端子。第六和第八磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的不同的第四电源端子。第五和第八磁阻涡流传感器元件具有第二电阻传递函数，其具有不同的第二饱和范围。此外，传感器系统包括监控电路，其被配置为监控传感器系统的第一测试端子和第二测试端子之间的电压，并且在电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。根据本公开的第四方面，提供了一种用于形成传感器电路的方法。该方法包括：形成具有第一电阻传递函数的第一磁阻器。此外，该方法包括：形成具有第二不同电阻传递函数的第二磁阻器。此外，该方法包括：在传感器电路的第一和第二电源端子之间串联连接第一和第二磁阻器。附图说明以下将仅通过示例并参照附图描述装置和/或方法的一些示例，其中：图1示出了自由层处于磁涡流状态的TMR底部自旋阀BSV结构的分解图示例；图2示出了磁阻器的示意性电阻传递函数；图3示出了传感器电路的示意图；图4示出了根据设备直径的TMR磁阻器的湮没场(annihilationfield)强度、成核场(nucleationfield)强度和最小电阻的曲线；图5示出了磁性传感器桥电路的示意图；图6示出了另一磁性传感器桥电路；图7a示出了保持为涡流状态的单个电阻器元件的示意性电阻传递函数；图7b示出了可以被驱动离开涡流状态的单个电阻器元件的示意性电阻传递函数；图7c在上部曲线中示出了第一和第二电阻传递函数并且在下部曲线中示出了第一和第二电阻传递函数之间的差值；图8示出了传感器系统的示意图；图9示出了另一传感器系统的示意图；以及图10示出了用于形成传感器电路的方法的流程图。具体实施方式现在将参照示出一些示例的附图更加完整地描述各个示例。在附图中，可以为了清楚而放大线、层和/或区域的厚度。因此，虽然又一些示例能够进行各种修改和替换形式，但在附图中示出一些具体示例并将随后将详细进行描述。然而，这种详细描述不将又一些示例限于所描述的具体形式。又一些示例可以覆盖落入本公开范围内的所有修改、等效和替换。类似的符号在附图的描述中表示类似或元件，当相互比较并提供相同或相似功能时可以相同或以修改形式来实施。将理解，当元件表示为“连接”或“耦合”至另一元件时，这些元件可以直接连接或耦合，或者经由一个或多个中间元件连接或耦合。如果两个元件A和B使用“或”组合，则这被理解为公开所有的可能组合，即，仅A、仅B以及A和B。用于相同组合的替换表述为“A和B中的至少一个”。这同样适用于多于两个的元件的组合。为了描述具体示例在本文使用的术语不用限于又一些示例。不论什么时候使用诸如“一个”和“该”的单数形式并且明确或暗示强制仅使用单个元件，又一些示例还可以使用多个元件来实施相同的功能。类似地，当功能被随后描述为使用多个元件来实施时，又一些示例可以使用单个元件或处理实体来实施相同功能。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”用于指定所提特征、整数、步骤、操作、处理、动作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、处理、动作、元件、部件和/或它们的组。除非另有指定，否则本文使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有示例所属领域的普通含义。图1示出了隧道磁阻TMR磁阻器100的示例，其还已知为自旋阀或底部自旋阀(BSV)。TMR磁阻器100具有布置在公共衬底(未示出)上的交替铁磁层和非铁磁层的叠层110。如果在笛卡尔坐标系统中用成对的垂直坐标轴x、y和z来描述，则每一层都在由x和y轴扩展的平面中横向地延伸。层在z方向上的(垂直)扩展可以被描述为层厚度t。从下往上，TMR磁阻器100包括反铁磁钉扎(pinning)层111和铁磁钉扎层112。钉扎层111和钉扎层112之间的接触诱发已知为交换偏置效应的效应，使得钉扎层112的磁化在优选方向上对齐。钉扎层112显示出线性磁通图案，其在图1的示例中平行于x方向。TMR磁阻器100还包括耦合层113。耦合层113可以是反磁性的，并且例如包括钌、铱、铜和/或铜合金和类似材料。耦合层113空间地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器电路(300)，包括：第一磁阻器(331)，具有第一电阻传递函数；第二磁阻器(332)，具有不同的第二电阻传递函数，其中所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331、332)串联连接在所述传感器电路(300)的第一电源端子和第二电源端子(301‑1、301‑2)之间，其中所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331，332)均包括：相应的磁性自由层(116)，被配置为在所述磁性自由层(116)中自发地生成涡流磁化图案；以及相应的磁性参考层(114)，具有直接参考磁化图案，其中用于去除所述第一磁阻器(331)的磁性自由层(116)中的涡流磁化图案的湮没场强度不同于用于去除所述第二磁阻器(332)的磁性自由层(116)中的涡流磁化图案的湮没场强度。

【技术特征摘要】
2016.12.13 DE 102016124234.9;2017.12.08 DE 10201711.一种传感器电路(300)，包括：第一磁阻器(331)，具有第一电阻传递函数；第二磁阻器(332)，具有不同的第二电阻传递函数，其中所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331、332)串联连接在所述传感器电路(300)的第一电源端子和第二电源端子(301-1、301-2)之间，其中所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331，332)均包括：相应的磁性自由层(116)，被配置为在所述磁性自由层(116)中自发地生成涡流磁化图案；以及相应的磁性参考层(114)，具有直接参考磁化图案，其中用于去除所述第一磁阻器(331)的磁性自由层(116)中的涡流磁化图案的湮没场强度不同于用于去除所述第二磁阻器(332)的磁性自由层(116)中的涡流磁化图案的湮没场强度。2.根据权利要求1所述的传感器电路(300)，其中所述第一电阻传递函数和所述第二电阻传递函数均包括相应的线性范围和相应的饱和范围，其中所述第一电阻传递函数和所述第二电阻传递函数的从所述线性范围到所述饱和范围的相应转换发生在外部施加的磁场(305)的不同强度处。3.根据权利要求1或2所述的传感器电路(300)，其中针对外部施加的磁场(305)的给定变化，所述第一磁阻器(331)的相对于所述第一磁阻器(331)的基本电阻的电阻变化对应于所述第二磁阻器(332)的相对于所述第二磁阻器(332)的基本电阻的电阻变化，其中相应的基本电阻表示正在消失的外部施加的磁场(305)处的电阻。4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器电路(300)，其中所述第一磁阻器(331)的磁性自由层(116)的尺寸不同于所述第二磁阻器(332)的磁性自由层(116)的对应尺寸。5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器电路(300)，还包括：监控电路，被配置为监控所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331，332)之间的节点与参考节点之间的电压，并且在所述电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器电路(300)，其中所述传感器电路(300)是桥接电路，其中所述桥接电路的第一分支包括所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331，332)。7.根据权利要求6所述的传感器电路(300)，还包括第二分支，所述第二分支包括具有第三电阻传递函数的第三磁阻器和具有第四电阻传递函数的第四磁阻器，所述第四电阻传递函数不同于所述第三电阻传递函数，其中所述第三磁阻器和所述第四磁阻器串联连接在所述传感器电路(300)的所述第一电源端子和所述第二电源端子(301-1，301-2)之间。8.一种磁性传感器桥接电路(500)，包括：串联连接的第一磁阻涡流传感器元件和第二磁阻涡流传感器元件(331，332)；串联连接的第三磁阻涡流传感器元件和第四磁阻涡流传感器元件(533，534)，其中所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第三磁阻涡流传感器元件(331，533)连接至所述磁性传感器桥接电路(500)的第一电源端子(301-1)，其中所述第二磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(332，534)连接至所述磁性传感器桥接电路(500)的不同的第二电源端子(301-2)，其中所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(331，534)具有第一电阻传递函数，所述第一电阻传递函数具有第一湮没场强度，用于去除相应磁阻涡流传感器元件(331，534)的相应磁性自由层(116)中的涡流磁化图案，其中所述第二磁阻涡流传感器元件和所述第三磁阻涡流传感器元件(332，533)具有第二电阻传递函数，所述第二电阻传递函数具有不同的第二湮没场强度，用于去除相应磁阻涡流传感器元件(332，533)的相应磁性自由层(116)中的涡流磁化图案；以及监控电路(550)，被配置为监控所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第二磁阻涡流传感器元件(331，332)的公共端子(502-1)与所述第三磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(533，534)的公共端子(502-2)之间的电压，并且在所述电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。9.根据权利要求8所述的磁性传感器桥接电路(500)，其中所述第二电阻传递函数的所述第二湮没场强度是所述第一电阻传递函数的所述第一湮没场强度的至少1.1倍。10.根据权利要求8或9所述的磁性传感器桥接电路(500)，其中所述第二电阻传递函数的基本电阻与所述第一电阻传递函数的基本电阻的比率对应于所述第二电阻传递函数的灵敏度与所述第一电阻传递函数的灵敏度的比率。11.根据权利要求8至10中任一项所述的磁性传感器桥接电路(500)，其中所述第二电阻传递函数的基本电阻等...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·拉伯格，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE