电流传感器制造技术

本发明专利技术提供一种对涉及较宽范围的检测对象电流高灵敏度且高精度地进行检测的电流传感器。其具备：GMR元件（11～14），沿着导体相互同向延伸配置，根据流过导体的检测对象电流所产生的感应磁场，各自的电阻值示出变化；补偿电流线（30），通过流过补偿电流，将与感应磁场相反方向的补偿磁场提供给GMR元件（11～14）的每一个。GMR元件（11～14）相互连接而形成桥接电路。补偿电流通过从该桥接电路的中点取出的电位的差分产生。补偿电流线（30）中的带状部分（31～34）与GMR元件（11～14）同向延伸并且在厚度方向上与其分别重合，而且具有分别比GMR元件（11～14）的宽度（W11～W14）小的宽度（W31～34）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能够对流过导体的电流变化高灵敏度地进行感测的小型的电流传感O
技术介绍
一般作为测定用于进行控制设备等的控制的控制电流的方法，有对通过该控制电流产生的电流磁场的梯度进行检测而间接地进行测定的方法。具体地说，例如是如下方法 使用4个表现出巨磁阻效应(Giant Magneto-Resistive effect)的巨磁阻效应元件(以下， 称为GMR元件)等磁阻效应元件形成惠斯通电桥，配置在上述电流磁场中，对其梯度进行检测(例如，参照专利文献1)。这样，通过形成惠斯通电桥，能够将来自外部的噪声(干扰磁场)和环境温度产生的影响抑制到较低。特别是，在4个磁阻效应元件的特性均一的情况下，能够获得更稳定的检测特性。此外，还公开有通过设置补偿电流线，进一步降低输出电压的起因于环境温度或来自外部的噪声的变化的例子(例如，参照专利文献2)。进而，近年来由于对更微弱的电流进行检测的必要性正在提高，所以作为磁阻效应元件谋求阻抗大且灵敏度更高的元件。但是，当按这样使用高阻抗且高灵敏度的磁阻效应元件构成惠斯通电桥时，往往容易产生大的偏移输出或使连接电阻的偏差等变大。因此， 构成惠斯通电桥的4个磁阻效应元件的平衡调整一般很困难。因此，本申请人之前提出了能够更简便地进行零磁场下的偏移输出调整并能对检测对象电流引起的电流磁场高灵敏度且高精度地进行检测的电流传感器(例如，参照专利文献3 )。现有技术文献专利文献专利文献1 美国专利第5621377号说明书专利文献2 美国专利第5933003号说明书专利文献3 日本专利第4360998号。本申请人在上述专利文献3中还公开了，通过利用与多个磁阻效应元件中的压降的差分对应的补偿电流，从而更高精度地进行检测对象电流的测定的技术。然而最近，关于这种电流传感器，除了整体构成的小型化之外还要求高性能化。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种问题而做出的，其目的在于提供一种能对涉及较宽范围的检测对象电流高灵敏度且高精度地进行检测的电流传感器。本专利技术的第一电流传感器具备第一至第四磁阻效应元件，沿着导体相互同向延伸配置，根据流过导体的检测对象电流所产生的感应磁场，各自的电阻值示出变化；以及补偿电流线，通过流过补偿电流，将与基于检测对象电流对所述第一至第四磁阻效应元件施加的各感应磁场相反方向的补偿磁场提供给第一至第四磁阻效应元件的每一个，基于补偿电流，对检测对象电流进行检测。在此，第一和第二磁阻效应元件的一端彼此在第一连接点连接，第三和第四磁阻效应元件的一端彼此在第二连接点连接，第一磁阻效应元件的另一端与第四磁阻效应元件的另一端在第三连接点连接，第二磁阻效应元件的另一端与第三磁阻效应元件的另一端在第四连接点连接，由此，形成桥接电路，第一和第三磁阻效应元件的电阻值根据感应磁场相互同向变化，第二和第四磁阻效应元件的电阻值均根据感应磁场与第一和第三磁阻效应元件反向变化。补偿电流是通过在第三连接点与第四连接点之间施加电压时的第一连接点与第二连接点之间的电位差而产生的。补偿电流线包含第一至第四带状部分，该第一至第四带状部分分别与第一至第四磁阻效应元件的延伸方向同向地延伸， 并且在厚度方向上与第一至第四磁阻效应元件分别重合，而且具有分别比第一至第四磁阻效应元件小的宽度。本专利技术的第二电流传感器具备第一和第二磁阻效应元件，沿着导体分别配置，根据流过导体的检测对象电流所产生的感应磁场，各自的电阻值示出相互反向的变化，而且相互同向延伸；以及补偿电流线，通过读出电流的供给流过与在第一磁阻效应元件中产生的压降和在第二磁阻效应元件中产生的压降的差分对应的补偿电流，由此，将与基于检测对象电流对第一和第二磁阻效应元件施加的各感应磁场相反方向的补偿磁场提供给第一和第二磁阻效应元件的每一个，基于补偿电流，对检测对象电流进行检测。补偿电流线包含第一和第二带状部分，该第一和第二带状部分分别与第一和第二磁阻效应元件的延伸方向同向地延伸，并且在厚度方向上与第一和第二磁阻效应元件分别重合，而且具有分别比第一和第二磁阻效应元件小的宽度。由于在本专利技术的第一和第二电流传感器中，设有补偿电流线，该补偿电流线用于基于通过在第三连接点与第四连接点之间施加电压时的第一连接点与第二连接点之间的电位差所产生的补偿电流，或者基于与在各磁阻效应元件中产生的压降彼此的差分对应的补偿电流，将与各感应磁场相反方向的补偿磁场提供给各磁阻效应元件，所以能够消除起因于磁阻效应元件间的特性偏差、连接电阻的偏差或者温度分布等的输出电压的变化。此外，由于补偿电流线中的各带状部分在厚度方向上与各磁阻效应元件分别重合，而且具有分别比各磁阻效应元件小的宽度，所以会提高补偿磁场中实际降临到各磁阻效应元件的有效磁场的最大强度和平均强度，在此基础上，会增大各磁阻效应元件相对于补偿电流的一定变化量的电阻变化量。在本专利技术的第一和第二电流传感器中，优选补偿磁场的强度为能够使第一至第四磁阻效应元件(第一和第二磁阻效应元件)各自包含的自由层的磁化旋转的阈值以上的大小，而且小于自由层的饱和磁场。这是因为能够对各磁阻效应元件更高效地提供补偿磁场。在本专利技术第一和第二电流传感器中，优选补偿电流线的第一至第四带状部分(第一和第二带状部分)，分别设有多个。这是因为能够对各磁阻效应元件高效地提供在宽度方向具有更均勻的强度的补偿磁场。在这种情况下，可以以在厚度方向上分别夹持第一至第四磁阻效应元件(第一和第二磁阻效应元件)的方式，配置一对第一至第四带状部分(一对第一带状部分和一对第二带状部分)。特别是，一对各带状部分可以在宽度方向上，以各自的中心点夹持各磁阻效应元件的中心点而位于其两侧的方式设置。这是因为能够提供更大的补偿磁场而不会损害均勻性。此外，在本专利技术的第二电流传感器中，可以具备对第一和第二磁阻效应元件分别供给相互等值的恒定电流作为读出电流的第一和第二恒流源。在这种情况下，构成为第一和第二磁阻效应元件其一端彼此在第一连接点连接，第一和第二恒流源其一端彼此在第二连接点连接，第一磁阻效应元件的另一端与第一恒流源的另一端在第三连接点连接，第二磁阻效应元件的另一端与第二恒流源的另一端在第四连接点连接，基于在第一连接点与第二连接点之间施加电压时的第三连接点与第四连接点之间的电位差，对检测对象电流进行检测。此外，在本专利技术的第一和第二电流传感器中，可以是第一至第四磁阻效应元件(第一和第二磁阻效应元件)分别具有层叠体，该层叠体依次包含具有固定于一定方向的磁化方向的被钉扎层、中间层、以及磁化方向根据外部磁场变化的自由层。在这种情况下，被钉扎层的磁化方向可以是与导体以及补偿电流线的各带状部分的延伸方向正交的方向。进而，可以具备对层叠体在与被钉扎层的磁化方向正交的方向上施加偏置磁场的偏置施加单兀。此外，在本专利技术的第一和第二电流传感器中，当具备与第一至第四磁阻效应元件 (第一和第二磁阻效应元件)分离并且沿着它们的延伸方向设置的磁轭时，能够更高效地向各磁阻效应元件提供感应磁场和补偿磁场，故优选。根据本专利技术的第一和第二电流传感器，由于设置补偿电流线，并且使其中至少与各磁阻效应元件重合的各带状部分的宽度比各磁阻效应元件的宽度小，所以能够向各磁阻效应元件提供必要的足够强度的补偿磁场。因此，能够消除例如起因于多个磁阻效应元件彼此的特性偏差、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电流传感器，其特征在于，具备：第一至第四磁阻效应元件，沿着导体相互同向延伸配置，根据流过所述导体的检测对象电流所产生的感应磁场，各自的电阻值示出变化；以及补偿电流线，通过流过补偿电流，将与基于所述检测对象电流对所述第一至第四磁阻效应元件施加的各感应磁场相反方向的补偿磁场提供给所述第一至第四磁阻效应元件的每一个，所述第一和第二磁阻效应元件的一端彼此在第一连接点连接，所述第三和第四磁阻效应元件的一端彼此在第二连接点连接，所述第一磁阻效应元件的另一端与所述第四磁阻效应元件的另一端在第三连接点连接，所述第二磁阻效应元件的另一端与所述第三磁阻效应元件的另一端在第四连接点连接，由此，形成桥接电路，所述第一和第三磁阻效应元件的电阻值根据所述感应磁场，相互同向地变化，所述第二和第四磁阻效应元件的电阻值均根据所述感应磁场，与所述第一和第三磁阻效应元件反向地变化，所述补偿电流是通过在所述第三连接点与所述第四连接点之间施加电压时的所述第一连接点与所述第二连接点之间的电位差而产生的，所述补偿电流线包含第一至第四带状部分，该第一至第四带状部分分别与所述第一至第四磁阻效应元件的延伸方向同向地延伸，并且在厚度方向上与所述第一至第四磁阻效应元件分别重合，而且具有分别比所述第一至第四磁阻效应元件小的宽度，所述电流传感器基于所述补偿电流，检测所述检测对象电流。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：原谷进，山口仁，宫崎雅弘，志村茂，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP