【技术实现步骤摘要】
本专利技术申请涉及传感器，具体涉及一种磁阻结构及磁性传感器。
技术介绍
1、磁性电流传感器可以实现电流的检测，已被广泛地应用于新能源汽车、高铁、智能电网等
按照技术发展历程，磁性电流传感器可划分为五代，其依次为第一代的霍尔（hall）技术、第二代的各向异性磁阻（amr）技术、第三代的巨磁阻（gmr）技术、第四代的隧道磁阻（tmr）技术以及第五代的磁涡旋态隧道磁阻（vortex-tmr）技术。其中第一代霍尔技术以利用霍尔效应原理，通过导体中的载流子在磁场作用下发生的偏移产生电势，将磁信号转换为电信号；后代磁传感器技术则依据磁阻原理利用多层膜材料组成的磁电阻，在磁场强度不同时，磁电阻的阻值亦不同，再通过相应的电路将磁电阻阻值的变化转换为电压的变化进行输出。
2、作为市场占有率较高的霍尔（hall）技术，存在灵敏度低、带宽低等问题，已经无法满足大量程、高精度的市场需求。而隧道磁阻（tmr）技术则依靠高灵敏度和带宽、快速响应等优势逐步占据较大的市场份额。具体的，基于隧道磁阻（tmr）技术的传感器核心结构可分为三层：磁化方向可以改变的自由层、磁化方向被固定的固定层、夹在自由层和固定层间的中间层。为了确保tmr的性能，需要将自由层稳定至某一磁化状态，为此，第四代tmr一般采用椭圆形状，利用各向异性使得自由层中原子的磁化方向平行于椭圆的长轴；当外界存在变化磁场时，自由层的磁化方向会随着外界的磁场而改变，引起tmr电阻值及输出信号与成正比，其中，θ为自由层与固定层磁化方向间的夹角。
3、相比于第四代tmr技术，第
4、公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、专利技术人经研究发现：由于边缘的影响，导致磁阻结构自由层边缘部分的磁畴移动与自由层内部的磁畴移动存在不同步现象，该现象会导致基于该磁阻结构的传感器线性度误差增大。
2、鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种磁阻结构及磁性传感器，旨在解决现有基于磁涡旋态tmr或基于磁涡旋态gmr技术的传感器线性度误差较大的技术问题。
3、根据本公开的一个方面，提供一种磁阻结构，包括同轴设置的自由层、固定层以及夹设于所述自由层和所述固定层间的中间层，所述固定层用于贴合所述中间层的端面于所述中间层轮廓内的固定层投影与所述自由层用于贴合所述中间层的端面于所述中间层轮廓内的自由层投影间满足：所述固定层投影的轮廓处于所述自由层投影的轮廓范围内；相对于自由层相应的缩小固定层，可有效地改善测量线性度误差，具体地，可将线性度误差从现有设计的1.55%减小到0.46%，极大地提高了测量精度。
4、在本公开的一些实施例中，所述自由层呈台状。更有利于自由层维持稳定的磁涡旋态。
5、在本公开的一些实施例中，所述自由层呈圆台状，所述自由层的最大直径差与所述自由层厚度的比值为tan(3deg)～tan(20deg)。由此在便于采取离子磨（ion milling）等工艺制备的前提下，通过对自由层最大直径差与自由层厚度间比值的合理限定，避免二者间比值过大时自由层边缘处磁涡旋态遭到破坏，同时避免二者间比值过小时造成工艺生产难度极大增加。
6、在本公开的一些实施例中，所述自由层呈圆柱状，所述自由层的直径为0.1μm～10μm。由此避免自由层直径过大时导致其对应的传感器测量范围减小，且自由层直径过小时无法形成稳定的磁涡旋态以及生产制备难度的极大增加。
7、在本公开的一些实施例中，所述自由层的厚度为10nm～200nm。避免自由层过厚时影响感测灵敏度、自由层过薄时导致磁涡旋态被一定程度破坏，无法形成稳定的磁涡旋态。
8、在本公开的一些实施例中，所述固定层的中截面面积与所述自由层的中截面面积的比值为9%～90%。由此通过对固定层与自由层间相对尺寸的合理限定，避免二者间比值过大时对测量灵敏度的不利影响，以及二者间比值过小时导致测量范围缩小的问题。
9、根据本公开的另一个方面，提供一种磁性传感器，基于上述磁阻结构，其包括以所述磁阻结构作为桥臂的惠斯通电桥。
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1.一种磁阻结构，包括同轴设置的自由层、固定层以及夹设于所述自由层和所述固定层间的中间层，其特征在于，所述固定层用于贴合所述中间层的端面于所述中间层轮廓内的固定层投影与所述自由层用于贴合所述中间层的端面于所述中间层轮廓内的自由层投影间关系满足：所述固定层投影的轮廓处于所述自由层投影的轮廓范围以内。
2.根据权利要求1所述的磁阻结构，其特征在于，所述自由层呈台状。
3.根据权利要求2所述的磁阻结构，其特征在于，所述自由层呈圆台状，所述自由层的最大直径差与所述自由层厚度的比值为tan(3deg)～tan(20deg)。
4.根据权利要求2所述的磁阻结构，其特征在于，所述自由层呈圆柱状，所述自由层的直径为0.1μm～10μm。
5.根据权利要求4所述的磁阻结构，其特征在于，所述自由层的厚度为10nm～200nm。
6.根据权利要求1所述的磁阻结构，其特征在于，所述固定层的中截面面积与所述自由层的中截面面积的比值为9%～90%。
7.一种磁性传感器，基于权利要求1所述的磁阻结构，其特征在于，包括以所述磁阻结构作为桥臂
...【技术特征摘要】
1.一种磁阻结构，包括同轴设置的自由层、固定层以及夹设于所述自由层和所述固定层间的中间层，其特征在于，所述固定层用于贴合所述中间层的端面于所述中间层轮廓内的固定层投影与所述自由层用于贴合所述中间层的端面于所述中间层轮廓内的自由层投影间关系满足：所述固定层投影的轮廓处于所述自由层投影的轮廓范围以内。
2.根据权利要求1所述的磁阻结构，其特征在于，所述自由层呈台状。
3.根据权利要求2所述的磁阻结构，其特征在于，所述自由层呈圆台状，所述自由层的最大直径差与所述自由层厚度的比值为t...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡永福，韩成府，吴少杰，魏然，王坦，陈辰，李福山，李海梅，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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