本发明专利技术公开一种新型谐振巨磁阻抗效应磁敏感器件。该磁敏感器件通过将谐振效应与巨磁阻抗效应结合起来。将巨磁阻抗效应器件等效为由一个等效电感和一个等效电阻串联组成，再并联一个匹配电容构成LCR并联谐振电路。实验表明，构成谐振结构后可以显著增加原磁敏感器件的巨磁阻抗效应，从而获得更好的磁敏感灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁传感器领域，具体来说，是一种利用谐振结构增强巨磁阻抗效应的磁敏感结构和器件。
技术介绍
磁传感器一直在 现代技术中承担着重要角色，并广泛应用于工程工业领域，如生物磁测量、地磁导航、地球勘探、高密度磁记录系统、移动电话等。用来实现磁传感器的原理有很多，例如霍尔效应、磁阻效应、巨磁阻效应、巨磁阻抗效应、核进动、超导量子干涉仪、磁弹性效应等。超导量子干涉仪是目前商品化的精度最高的磁传感器，但因造价昂贵，难以小型化，限制了其应用范围。随着先进集成电路技术和商品化电子市场的发展，小型化、低成本、高灵敏度的传感器获得了更多的关注。近年来，巨磁阻抗效应(GMI)磁传感器顺应了这一发展趋势，并且适用于MEMS技术。人们对GMI磁传感器进行了深入的研究，相继在非晶带、纳晶丝(带)、薄膜、三明治/多层膜结构以及复合结构等材料中均发现了 GMI效应，这为GMI效应在传感器的实际应用有了更多的材料选择。对与GMI磁敏感器件的激励方式和信号获取方式也进行了广泛的研究，主要包括正弦波和方波激励研究，偏置磁场、偏置电流等构成的非对称巨磁阻抗效应(AGMI)研究，以及采用阻抗相位测量方式的研究。有报道称，阻抗相位测量方式比传统的阻抗幅值测量更有优势。除此之外，研究表明，采用LC谐振结构可以进一步增强巨磁阻抗效应。商业化非晶丝的阻抗变化率可以达到1200%，据有关报道LC谐振增强的巨磁阻抗磁传感器的阻抗变化率可以达到400000%，约是前者的333倍。这种LC谐振巨磁阻抗器件是采用微加工工艺制出微型线圈，在其内部放入非晶材料，然后与电容并联制成的。这种加工工艺相对复杂，涉及到加工工艺包括涂膜、光刻、电镀等工艺，制备成本较高。
技术实现思路
本专利技术通过对谐振结构对巨磁阻抗效应的增强进行了研究，采用商业化的CoFeSiB非晶带和电容制作了谐振巨磁阻抗磁敏感器件，方式简单，且制作成本低。谐振有两种方式，分别为并联谐振和串联谐振。两种谐振电路均包含电容器件和电感器件。串联谐振电路和并联谐振电路在某些方面有着截然相反的作用。本专利技术应用的是并联谐振电路。在某一特定的频率，电路的相位为零，整个电路呈纯电阻性，达到谐振状态。电路的品质因子Q越大，谐振峰越尖锐，现象越明显。谐振电路在实际中有着重要的应用，例如在振荡器和滤波器电路中并联谐振电路往往是其中的主要的组成部分。本专利技术是利用并联谐振电路来提高磁传感器的灵敏度。本专利技术将CoFeSiB非晶带等效为由一个电感和一个电阻串联组成，电感用Ls表示，电阻用Rs表示，电容C并联在非晶带的两端。使用阻抗分析仪HP4294A分别测出电感Ls和电阻Rs。Ls和Rs的值与频率有关，因此等效电感和等效电阻更确切的表示符号应为Ls(f)和Rs(f)，其中f为测量频率。在构造谐振电路前，需要首先选择出想要的谐振频率f(l，然后根据公式(I)算出谐振频率为f(l时的匹配电容C的电容值，且应保证(§S)2>0，召"则么、式(1)权利要求1.一种新型谐振巨磁阻抗效应磁敏感器件，其特征在于将具有磁阻抗效应的磁敏感器件等效为由一个等效电感和一个等效电阻串联组成，将电容直接连接在磁阻抗效应的磁敏感器件的两端。2.一种新型谐振巨磁阻抗效应磁敏感器件的设计方法，其特征在于 第一步，将具有磁阻抗效应的磁敏感器件等效为由一个等效电感和一个等效电阻串联组成，等效电感Ls(f)和等效电阻Rs(f)分别使用阻抗分析仪测出，得到等效电感和等效电阻随频率的变化曲线； 第二步，选定一个谐振频率，根据第一步中得到的等效电感随频率的变化曲线、等效电阻随频率的变化曲线，查找出与谐振频率fo相应的等效电感Ls (f0)和等效电阻Rs (f0)； 第三步，根据公式(I)计算出谐振频率为&时，需要的匹配电容C:3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于所述的匹配电容，首先根据公式I计算值选出标称值的电容；其次，对选出的标称值的电容的实际值进行测量得到测量值，计算测量值与计算值的差值，如果所述的差值X满足5pF ≤ X ≤ 15pF，将标称值的电容作为匹配电容并联在非晶带的两端；否则，再次选出与差值X相应标称值的电容与前面选出的标称值的电容进行并联构成新的电容；再次进行新的电容的电容值的测量，直到测量值与计算值的差值X满足5pF≤X≤15pF。全文摘要本专利技术公开一种新型谐振巨磁阻抗效应磁敏感器件。该磁敏感器件通过将谐振效应与巨磁阻抗效应结合起来。将巨磁阻抗效应器件等效为由一个等效电感和一个等效电阻串联组成，再并联一个匹配电容构成LCR并联谐振电路。实验表明，构成谐振结构后可以显著增加原磁敏感器件的巨磁阻抗效应，从而获得更好的磁敏感灵敏度。文档编号G01R33/09GK102854479SQ20121034938公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日专利技术者王三胜, 褚向华 申请人:北京航空航天大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型谐振巨磁阻抗效应磁敏感器件，其特征在于：将具有磁阻抗效应的磁敏感器件等效为由一个等效电感和一个等效电阻串联组成，将电容直接连接在磁阻抗效应的磁敏感器件的两端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王三胜，褚向华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。