一种磁阻电路结构及角度传感器制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种磁阻电路结构及角度传感器，该磁阻电路结构用于感应外部磁场的角度，磁阻电路结构包括：N个并联连接的磁电阻单元，磁电阻单元具有参考层、磁性隔离层以及自由层，参考层具有预设磁矩方向且该预设磁矩方向为磁电阻单元的参考方向，自由层的磁矩方向跟随外部磁场方向变化而变化；至少有三个磁电阻单元的参考层的参考方向彼此不同，至少有两个磁电阻单元的电阻值彼此不同；通过设置各个磁电阻单元的参考方向和电阻值，以抑制外部磁场的角度的响应信号的谐波分量。本实用新型专利技术实施例中，可以减小或抑制磁电阻单元对外部磁场角度的响应信号的谐波分量，提高磁阻电路结构感应外部磁场的精度。电路结构感应外部磁场的精度。电路结构感应外部磁场的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种磁阻电路结构及角度传感器


[0001]本技术实施例涉及磁传感
，尤其涉及一种磁阻电路结构及角度传感器。

技术介绍

[0002]磁电阻效应是指在外磁场作用下材料电阻发生变化的现象，常见的包括各向异性磁电阻(AMR)效应、巨磁电阻(GMR)效应和隧道结磁电阻(TMR)效应。利用该效应制成磁电阻元件，根据磁电阻元件可制造出高精度的角度传感器，即一种将角度信号转换为其他易于处理的信号(如电信号)的物理测试装置。
[0003]常见的角度传感器，一般包括两组桥式电路，两桥式电路会输出两个正交的正弦信号，通过分析这两个信号可以得到测试角度的相关信息。
[0004]然而，在实际测试中，磁电阻元件自由层容易受参考层杂散磁场影响，使得磁矩变化和外场角度不完全一致；同时，参考层磁矩在外场影响下也存在一定偏转。以上偏差使得自由层和参考层磁矩夹角测试值存在误差，导致磁电阻元件的电信号产生高阶谐波噪声，影响角度传感器的测试精度。

技术实现思路

[0005]本技术实施例提供一种磁阻电路结构及角度传感器，以提高磁电阻元件的测试精度。
[0006]本技术实施例提供了一种磁阻电路结构，所述磁阻电路结构用于感应外部磁场的角度，所述磁阻电路结构包括：
[0007]N个并联连接的磁电阻单元，其中，所述N为大于或等于3的奇数，每个所述磁电阻单元具有参考层、磁性隔离层以及自由层，所述参考层具有预设磁矩方向且该预设磁矩方向为所述磁电阻单元的参考方向，所述自由层的磁矩方向跟随所述外部磁场方向变化而变化；
[0008]至少有三个所述磁电阻单元的参考层的参考方向彼此不同，至少有两个所述磁电阻单元的电阻值彼此不同；
[0009]通过设置各个所述磁电阻单元的参考方向和电阻值，以抑制所述外部磁场的角度的响应信号的谐波分量。
[0010]基于同一专利技术构思，本技术实施例还提供了一种角度传感器，包括：第一半桥电路，所述第一半桥电路由两个如上所述的磁阻电路结构构成，两个所述磁阻电路结构中磁电阻单元的参考方向反平行，所述第一半桥电路的输出信号为外部磁场角度的正弦函数。
[0011]本技术实施例中，磁阻电路结构包括3个或3个以上磁电阻单元，该多个磁电阻单元并联连接成电阻网络。其中，磁电阻单元具有磁矩方向被预先设定的参考层、磁性隔离层以及磁矩方向跟随外部磁场方向变化而变化的自由层。磁阻电路结构中存在至少两个
磁电阻单元的电阻值不同，且还存在至少三个磁电阻单元的参考方向彼此不同。通过磁电阻单元的参考方向和电阻值的设置，可以减小或抑制磁电阻单元对外部磁场角度的响应信号的谐波分量，提高磁阻电路结构感应外部磁场的精度。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本技术的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本技术的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本技术的权利要求范围之内。
[0013]图1是本技术实施例提供的一种磁阻电路结构的示意图；
[0014]图2是常用角度传感器电路的结构示意图；
[0015]图3是本技术实施例提供的另一种磁阻电路结构的示意图；
[0016]图4是本技术实施例提供的一种磁电阻单元的示意图；
[0017]图5是本技术实施例提供的又一种磁阻电路结构的示意图。
具体实施方式
[0018]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本技术的技术方案，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0019]参考图1所示，为本技术实施例提供的一种磁阻电路结构的示意图。本实施例提供的磁阻电路结构用于感应外部磁场的角度，该磁阻电路结构包括：N个并联连接的磁电阻单元1，其中，N为大于或等于3的奇数，每个磁电阻单元1具有参考层103、磁性隔离层104以及自由层105，参考层103具有预设磁矩方向且该预设磁矩方向为磁电阻单元1的参考方向，自由层105的磁矩方向跟随外部磁场方向变化而变化；至少有三个磁电阻单元1的参考层103的参考方向彼此不同，至少有两个磁电阻单元1的电阻值彼此不同；通过设置各个磁电阻单元1的参考方向和电阻值，以抑制外部磁场的角度的响应信号的谐波分量。
[0020]本实施例中，磁阻电路结构包括3个或3个以上并联连接的磁电阻单元1，图1示出了磁阻电路结构中1个磁电阻单元1的结构。磁电阻单元1由基板101以及形成在基板101上的多膜层堆叠结构构成，具体的在基板101的一侧由下而上依次形成缓冲底电极102、参考层103、磁性隔离层104、自由层105和顶电极106。磁性隔离层104为间隔结构。参考层103具有预设磁矩方向，该预设磁矩方向可参考图1中参考层103中箭头所示方向，参考层103的预设磁矩方向也称之为参考层103的参考方向，该预设磁矩方向也可以理解为是磁电阻单元1的参考方向。可选N为大于或等于3的奇数。
[0021]可以理解，基板101所在平面可以看做是X
‑
Y平面，那么基板101上的多膜层堆叠沿着Z方向堆叠。可选图1中示出的一个磁电阻单元1的参考方向为+X，但不限于此，不同磁电阻单元1的参考方向可以不同。
[0022]磁阻电路结构中，至少有三个磁电阻单元1的参考层103的预设磁矩方向彼此不同。预先设定磁电阻单元1的参考层103的参考方向，可以减小磁电阻单元1对外部磁场角度的响应信号的谐波分量。
[0023]自由层105的磁矩方向跟随外部磁场方向变化而变化，那么跟随外部磁场方向变化而变化后，磁电阻单元1中可能存在自由层105的磁矩方向和参考层103的预设磁矩方向平行的情况。
[0024]在磁隧道结(MTJ)中，隧道磁电阻TMR效应的产生机理是自旋相关的隧穿效应。当自由层105和参考层103的磁矩方向同向平行时，在一个磁性层中的多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中多数自旋子带的空态，少数自旋子带的电子也将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态，使得总的隧穿电流较大，此时显示为低电阻态。
[0025]反之，当自由层105和参考层103的磁阻方向反向平行时，一个磁性层中的多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态，少数自旋子带的电子也将进入另一磁性层中多数自旋子带的空态，使得总的隧穿电流较小，此时显示为高电阻态。
[0026]利用量子力学推导方式可以得到隧穿电导存在角度依赖性，其表达式(1)如下，
[0027]G(θ)＝G0(1+εcosθ)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁阻电路结构，其特征在于，所述磁阻电路结构用于感应外部磁场的角度，所述磁阻电路结构包括：N个并联连接的磁电阻单元，其中，所述N为大于或等于3的奇数，每个所述磁电阻单元具有参考层、磁性隔离层以及自由层，所述参考层具有预设磁矩方向且该预设磁矩方向为所述磁电阻单元的参考方向，所述自由层的磁矩方向跟随所述外部磁场方向变化而变化；至少有三个所述磁电阻单元的参考层的参考方向彼此不同，至少有两个所述磁电阻单元的电阻值彼此不同；通过设置各个所述磁电阻单元的参考方向和电阻值，以抑制所述外部磁场的角度的响应信号的谐波分量。2.根据权利要求1所述的磁阻电路结构，其特征在于，所述磁电阻单元是由至少一个磁阻元件串并联构成。3.根据权利要求2所述的磁阻电路结构，其特征在于，每个所述磁电阻单元的电阻值是由构成所述磁电阻单元的磁阻元件的数目、或磁阻元件的平面结构、或磁性隔离层的厚度、或磁性隔离层的材质决定。4.根据权利要求3所述的磁阻电路结构，其特征在于，所述磁阻元件为磁隧道结元件或者巨磁阻元件。5.根据权利要求4所述的磁阻电路结构，其特征在于，所述磁隧道结元件的平面结构为圆形，所述磁隧道结元件的圆形形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海平，宋晨，沈卫锋，薛松生，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：