磁性传感器偏置点调整方法技术

本公开大体上涉及一种具有四个电阻器的惠斯登电桥。每一电阻器包含多个TMR结构。两个电阻器具有相同TMR结构。剩下的两个电阻器也具有相同TMR结构，但所述TMR结构不同于其它两个电阻器。此外，具有相同TMR结构的所述两个电阻器相比于具有相同TMR结构的所述剩下的两个电阻器具有不同量的TMR结构。因此，所述惠斯登电桥的工作偏置场为非零的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁性传感器偏置点调整方法相关申请的交叉引用本申请要求2019年12月30日提交的第16/730,726号美国专利申请的优先权，该美国专利申请要求2019年8月27日提交的序列号为62/892,395的美国临时专利申请的权益，两者的全文都以引用的方式并入本文中。
本公开的实施例大体上涉及一种惠斯登电桥(Wheatstonebridge)及其制造方法。
技术介绍
惠斯登电桥是电路，其用于通过平衡电桥电路的两个支脚来测量未知电阻，所述两个支脚中的一个支脚包含未知组件。惠斯登电路相较于简单的分压器提供极准确的测量值。惠斯登电桥包含多个电阻器，所述电阻器尤其近来包含磁性材料，例如磁性传感器。磁性传感器可包含霍耳效应(Halleffect)磁性传感器、各向异性磁阻传感器(AMR)、巨磁阻(GMR)传感器及隧道磁阻(TMR)传感器。TMR传感器相较于其它磁性传感器具有非常高的灵敏度。虽然惠斯登电桥的初始状态通常需要零偏置场，但一些应用要求具有非零初始状态。对于位置传感器应用，使用磁体来生成场。惠斯登电桥中的TMR电阻器检测来自磁体的磁场。首先，存在作用于传感器上的场，且当磁体接近或远离传感器移动时场强度增加或减小。因此，此项技术中需要一种在偏置场下操作的惠斯登电桥磁性传感器。
技术实现思路
本公开大体上涉及一种具有四个电阻器的惠斯登电桥。每一电阻器包含多个TMR结构。两个电阻器具有相同TMR结构。剩下的两个电阻器也具有相同TMR结构，但所述TMR结构不同于其它两个电阻器。此外，具有相同TMR结构的两个电阻器相比于具有相同TMR结构的剩下的两个电阻器具有不同量的TMR结构。因此，惠斯登电桥的工作偏置场为非零的。在一个实施例中，一种TMR传感器装置包括：第一电阻器，其包括第一多个TMR结构；以及第二电阻器，其包括第二多个TMR结构，其中第一多个TMR结构的数目大于第二多个TMR结构的数目。在另一实施例中，一种TMR传感器装置包括：多个电阻器，其各自含有多个TMR结构，其中所述多个电阻器的至少两个电阻器含有不同量的TMR结构，且其中所述至少两个电阻器的TMR结构是不同的。在另一实施例中，一种制造TMR传感器装置的方法包括：形成包括第一多个TMR结构的第一电阻器；形成包括第二多个TMR结构的第二电阻器；形成包括所述第一多个TMR结构的第三电阻器；以及形成包括所述第二多个TMR结构的第四电阻器，其中所述第一多个TMR结构不同于所述第二多个TMR结构。附图说明为了可以详细地了解本公开的上述特征，上文简短概述的本公开可以参考实施例加以更具体地描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图只是示出本公开的典型实施例且因此不应视为限制本公开的范围，因为本公开可以容许其它同等有效的实施例存在。图1是惠斯登电桥设计的示意性图示。图2A和2B是根据一个实施例的TMR结构的示意性图示。图3A和3B是示出两个不同惠斯登电桥的工作偏置场的曲线图。图4是具有针对每一电阻器的多个TMR结构的惠斯登电桥的示意性图示。图5是示出来自具有用以调整工作偏置点的不同阵列的TMR结构的所计算电阻响应的曲线图。图6是示出各种阵列配置的工作偏置点的曲线图。图7是示出一种制造惠斯登电桥的方法的流程图。为了便于理解，在可能的情况下已经使用相同的元件标号表示图中共有的相同元件。经审慎考虑，一个实施例中公开的元件可有利地在其它实施例上利用而不需特定叙述。具体实施方式在下文中，参考本公开的实施例。然而，应理解，本公开不限于特定的所描述实施例。实际上，审慎考虑以下特征和元件(不管是否与不同实施例相关)的任何组合以实施和实践本公开。此外，尽管本公开的实施例可实现优于其它可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但特定优点是否由给定实施例实现并不限制本公开。因此，以下方面、特征、实施例以及优点仅为说明性的且不应视为所附权利要求书的要素或限制，除非明确地叙述于权利要求中。同样，对“本公开”的提及不应解释为本文中所公开的任何专利技术性主题的一般化，且不应视为所附权利要求书的要素或限制，除非明确地叙述于权利要求中。本公开大体上涉及一种具有四个电阻器的惠斯登电桥。每一电阻器包含多个TMR结构。两个电阻器具有相同TMR结构。剩下的两个电阻器也具有相同TMR结构，但所述TMR结构不同于其它两个电阻器。此外，具有相同TMR结构的两个电阻器相比于具有相同TMR结构的剩下的两个电阻器具有不同量的TMR结构。因此，惠斯登电桥的工作偏置场为非零的。图1是惠斯登电桥100设计的示意性图示。电桥100包含偏置源102、第一电阻器104、第二电阻器106、第三电阻器110、第四电阻器108、第一输出衬垫112、第二输出衬垫114，及接地连接116。跨电桥从偏置源102向接地连接116施加偏置电压。电桥输出是跨第一输出衬垫112和第二输出衬垫114的电位差。归因于来自电阻器104、106、108、110的温度变化的电阻的任何改变归因于差分输出的性质而失效。如本文所论述，电阻器104、106、108、110各自由TMR膜制成。在一个实施例中，TMR电阻器各自是相异且不同的，使得电阻器104、106、108、110具有不同电阻。在另一实施例中，TMR膜是相同的，但电阻器104、106、108、110是不同的。在再一实施例中，电阻器104、110彼此相同(正如制成电阻器104、110的TMR膜)，且电阻器106、108彼此相同(正如制成电阻器106、108的TMR膜)但不同于电阻器104、110。典型的磁场传感器在惠斯登电桥电路中使用TMR电阻器。TMR电阻器必须具有对磁场的不同响应以便生成差分输出电压。如本文中所论述，新的制造磁场传感器的方法将在同一层中制造两个不同的TMR膜。TMR膜的可靠性和性能决定了磁阻响应。以此方式，与不同TMR膜特征组合，可制造用于磁场传感器的完美的惠斯登电桥设计。关于图1，如果制成电阻器104、106、108、110的TMR膜的自由层具有相对于钉扎层磁化方向成+45°或-45°的长轴，则自由层易轴由于形状各向异性而被限制为沿着长轴，且可通过来自经设定线路的安培场沿着长轴将磁化方向设定为双向，所述经设定线路位于自由层的顶部上且正交于自由层长轴。当沿着Y轴施加磁场时，110和104的电阻随着磁场增加，而106、108的电阻随着磁场减小。此不同响应启用惠斯登电桥，且传感器灵敏度与输出电压成比例，所述输出电压与电阻器110(或电阻器104)和电阻器106(或电阻器108)之间的电阻差成比例。然而，由于45°自由层或钉扎层初始状态的缘故，仅使用磁阻改变的一半。如果自由层到钉扎层初始磁化状态可设定为90°且仍具有两个不同磁阻改变，则将使用全范围的磁阻改变，且传感器灵敏度可增加二倍。钉扎层磁化方向由磁性退火方向设定。通常，电阻器104、106、108、110由相同的TMR膜制成且经历相同的工艺，且因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道磁阻(TMR)传感器装置，其包括：/n第一电阻器，其包括第一多个TMR结构；以及/n第二电阻器，其包括第二多个TMR结构，其中第一多个TMR结构的数目大于第二多个TMR结构的数目。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190827 US 62/892,395;20191230 US 16/730,7261.一种隧道磁阻(TMR)传感器装置，其包括：
第一电阻器，其包括第一多个TMR结构；以及
第二电阻器，其包括第二多个TMR结构，其中第一多个TMR结构的数目大于第二多个TMR结构的数目。


2.根据权利要求1所述的TMR传感器装置，其中所述第一多个TMR结构中的所述TMR结构彼此相同。


3.根据权利要求2所述的TMR传感器装置，其中所述第二多个TMR结构中的所述TMR结构彼此相同。


4.根据权利要求3所述的TMR传感器装置，其中所述第一多个TMR结构中的所述TMR结构不同于所述第二多个TMR结构中的所述TMR结构。


5.根据权利要求1所述的TMR传感器装置，其进一步包括：
第三电阻器，其包括第三多个TMR结构；以及
第四电阻器，其包括第四多个TMR结构。


6.根据权利要求5所述的TMR传感器装置，其中所述第三多个TMR结构的数目大于所述第四多个TMR结构的数目。


7.根据权利要求6所述的TMR传感器装置，其中所述第三多个TMR结构的数目等于所述第一多个TMR结构的数目。


8.根据权利要求7所述的TMR传感器装置，其中所述第四多个TMR结构的数目等于所述第二多个TMR结构的数目。


9.根据权利要求8所述的TMR传感器装置，其中所述第三多个TMR结构中的所述TMR结构彼此相同。


10.根据权利要求9所述的TMR传感器装置，其中所述第四多个TMR结构中的所述TMR结构彼此相同。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇鸿，胡志清，C·科罗纳，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US