各向异性磁阻元件及惠斯通电桥制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种各向异性磁阻元件及惠斯通电桥，所述各向异性磁阻元件包括：第一磁阻、第二磁阻、第三磁阻及第四磁阻；所述第一磁阻的第一端连接第四磁阻的第一端，第一磁阻的第二端连接第二磁阻的第一端；所述第二磁阻的第二端连接第三磁阻的第二端，所述第三磁阻的第一端连接第四磁阻的第二端；所述第一磁阻包括若干第一弧形结构，各第一弧形结构按照设定次序连接；所述第三磁阻包括若干第三弧形结构，各第三弧形结构按照设定次序连接。本实用新型专利技术提出的各向异性磁阻元件及惠斯通电桥，可提高产品的精度，可用于更宽角度范围内的磁场检测。场检测。场检测。

【技术实现步骤摘要】
各向异性磁阻元件及惠斯通电桥


[0001]本技术属于电子元器件
，涉及一种磁阻元件，尤其涉及一种各向异性磁阻元件及惠斯通电桥。

技术介绍

[0002]各向异性磁阻元件(AnisotropicMagneto
‑
Resistive,简称AMR)是用于检测磁场的重要磁性传感器元件。它被广泛应用在汽车，工业控制，家电，通讯设备中，用于检测速度、角度、位置等信息。与传统的霍尔效应元件相比，AMR具有功耗低、灵敏度高等优良特性。但是AMR自身的结构会对输出幅值和OFFSET产生重大影响。
[0003]图1显示了一个由4个AMR元件组成的惠斯通(Wheatstonebridge)电桥。它的工作原理是在加载了一定的电压VDD后，它的差分电压输出VOUT＝V+
‑
V
‑
，会随外加磁场的强度而变化。通过检测VOUT的大小，可以计算出外界磁场的强弱。
[0004]图2为现有的二维AMR传感器元件示意图，分别由两个长条形状电阻R1、R3和十字形折叠结构状电阻R2、R4构成惠斯通电桥。其中R1,R3可对传感器所在平面内垂直于磁条方向的磁场产生磁阻效应，而R2,R4可认为是固定电阻，故此电桥可以响应传感器所在二维平面内垂直于磁条方向的磁场，并将其转换成差分输出的电信号。
[0005]然而此技术存在以下缺陷：如图6所示，磁场强度在0
‑
50Gs范围内，现有AMR产品的输出电压随角度变化区间在0.005
‑
0.01之间，变化范围较大。由此可见，图6所示的磁阻对于不同角度的磁场输出电压变化范围大，若将此磁阻传感器用于制造磁阻开关芯片，会造成其对不同方向磁场的灵敏度变化剧烈，影响产品的一致性。
[0006]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的各向异性磁阻元件，以便克服现有各向异性磁阻元件存在的上述至少部分缺陷。

技术实现思路

[0007]本技术提供一种各向异性磁阻元件及惠斯通电桥，可提高产品的精度，可用于更宽角度范围内的磁场检测。
[0008]为解决上述技术问题，根据本技术的一个方面，采用如下技术方案：
[0009]一种各向异性磁阻元件，所述各向异性磁阻元件包括：第一磁阻、第二磁阻、第三磁阻及第四磁阻；
[0010]所述第一磁阻的第一端连接第四磁阻的第一端，第一磁阻的第二端连接第二磁阻的第一端；所述第二磁阻的第二端连接第三磁阻的第二端，所述第三磁阻的第一端连接第四磁阻的第二端；
[0011]所述第一磁阻包括若干第一弧形结构，各第一弧形结构按照设定次序连接；所述第三磁阻包括若干第三弧形结构，各第三弧形结构按照设定次序连接。
[0012]作为本技术的一种实施方式，所述第一弧形结构包括至少两段中心角为65
°
～115
°
的第一弧形单元，各第一弧形单元首尾依次连接，形成S型结构。
[0013]作为本技术的一种实施方式，所述第一弧形结构包括两段中心角为90
°
的第一弧形单元，两个第一弧形单元首尾连接。
[0014]作为本技术的一种实施方式，所述第三弧形结构包括至少两段中心角为65
°
～115
°
的第三弧形单元，各第三弧形单元首尾依次连接，形成S型结构。
[0015]作为本技术的一种实施方式，所述第三弧形结构包括两段中心角为90
°
的第三弧形单元，两个第三弧形单元首尾连接。
[0016]作为本技术的一种实施方式，所述第一磁阻包括至少一第一弧形结构组，所述第一弧形结构组包括两个并排设置、首尾连接的第一弧形结构；
[0017]所述第三磁阻包括至少一第三弧形结构组，所述第三弧形结构组包括两个并排设置、首尾连接的第三弧形结构；
[0018]各第一弧形结构组与各第三弧形结构组间隔设置。
[0019]作为本技术的一种实施方式，各第一弧形结构与各第三弧形结构形状相同。
[0020]作为本技术的一种实施方式，所述第一磁阻的第一端接入电源电压管脚VDD，所述第三磁阻的第二端接入接地管脚GND。
[0021]根据本技术的另一个方面，采用如下技术方案：一种惠斯通电桥，所述惠斯通电桥包括上述的各向异性磁阻元件。
[0022]作为本技术的一种实施方式，所述惠斯通电桥包括四个所述各向异性磁阻元件。
[0023]本技术的有益效果在于：本技术提出的各向异性磁阻元件及惠斯通电桥，可提高产品的精度，可用于更宽角度范围内的磁场检测。
[0024]在本技术的使用场景中，AMR结构中R1,R3的每根磁条等宽，弧度相同，间距相同；且R1,R3的每根磁阻条两两相互交替，这样的物理结构能使得R1,R3匹配性更好，降低两路信号的OFFSET。
[0025]由于此结构为90度弧形结构，所以能检测平面上与圆弧垂直任意磁场的变化，一组AMR结构就能感应平面内更宽的磁场角度范围，极大减少了芯片面积，降低成本。如图7的仿真结果所示，在于最灵敏角度呈
±
45度磁场的范围内，本技术磁阻结构都能产生占最大信号幅度的60％以上的输出信号，可用于更宽角度范围内的磁场检测。
[0026]当磁阻通电时，相邻两条磁阻的电流方向相反，电流产生的磁场能够互相抵消，避免对外界磁场的检测产生干扰。
[0027]如图7磁场强度在0
‑
50Gs范围内，本技术输出电压变化范围在0.005
‑
0.008之间；变化范围小可以更精确的界定阈值。
附图说明
[0028]图1为由AMR元件组成的惠斯通电桥示意图。
[0029]图2为现有技术中整个惠斯通电桥的版图。
[0030]图3为本技术一实施例中弧形磁阻条结构。
[0031]图4为作为dummy电阻的十字形电阻。
[0032]图5为本技术一实施例中整个惠斯通电桥的版图。
[0033]图6为现有磁阻在不同磁场角度下的输出电压。
[0034]图7为本技术一实施例中磁阻在不同磁场角度下的输出电压。
具体实施方式
[0035]下面结合附图详细说明本技术的优选实施例。
[0036]为了进一步理解本技术，下面结合实施例对本技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本技术的特征和优点，而不是对本技术权利要求的限制。
[0037]该部分的描述只针对几个典型的实施例，本技术并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本技术描述和保护的范围内。
[0038]说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。
[0039]本技术揭示了一种各向异性磁阻元件AMR，所述各向异性磁阻元件包括：第一磁阻、第二磁阻、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种各向异性磁阻元件，其特征在于，所述各向异性磁阻元件包括：第一磁阻、第二磁阻、第三磁阻及第四磁阻；所述第一磁阻的第一端连接第四磁阻的第一端，第一磁阻的第二端连接第二磁阻的第一端；所述第二磁阻的第二端连接第三磁阻的第二端，所述第三磁阻的第一端连接第四磁阻的第二端；所述第一磁阻包括若干第一弧形结构，各第一弧形结构按照设定次序连接；所述第三磁阻包括若干第三弧形结构，各第三弧形结构按照设定次序连接。2.根据权利要求1所述的各向异性磁阻元件，其特征在于：所述第一弧形结构包括至少两段中心角为65
°
～115
°
的第一弧形单元，各第一弧形单元首尾依次连接，形成S型结构。3.根据权利要求2所述的各向异性磁阻元件，其特征在于：所述第一弧形结构包括两段中心角为90
°
的第一弧形单元，两个第一弧形单元首尾连接。4.根据权利要求1所述的各向异性磁阻元件，其特征在于：所述第三弧形结构包括至少两段中心角为65
°
～115
°
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱剑宇，杨世霞，
申请(专利权)人：上海麦歌恩微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：