Магниторезистивный преобразователь магнитного поля (варианты)



Магниторезистивный преобразователь магнитного поля (варианты)
Магниторезистивный преобразователь магнитного поля (варианты)

 


Владельцы патента RU 2561339:

федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" МИЭТ (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магниторезистивный преобразователь магнитного поля и может быть использовано в приборах контроля и измерения вектора магнитного поля. Преобразователь содержит тонкопленочные магниторезистивные элементы с гигантским магниторезистивным эффектом и с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля, соединенные по мостовой схеме. В каждом плече мостовой схемы параллельно соединено либо по меньшей мере два магниторезистивных элемента, либо по меньшей мере два ряда последовательно соединенных магниторезистивных элементов. Техническим результатом является повышение отношения сигнал/шум в широком частотном диапазоне. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к датчикам и преобразователям физических величин, и может быть использовано в приборах контроля и измерения вектора магнитного поля.

Известна конструкция анизотропного магниторезистивного датчика, состоящего из резистивных полосок, соединенных в мостовую схему (Патент на изобретение РФ №2279737, H01L 43/08, опубл. 10.07.2006 г.).

Известна конструкция анизотропного магниторезистивного датчика по изобретению РФ №2312429, H01L 43/08, опубл. 10.12.2007 г.). Магниторезистивный датчик содержит тонкопленочные магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме.

Недостатками указанных датчиков является наличие достаточно высокого значения уровня шумов в широком частотном диапазоне. Причиной шумов являются неоднородности в проводящей среде (дефекты структуры тонкой магниторезистивной пленки, границы магниторезистивной пленки, границы магниторезистивных полосок и областей контактов магниторезистивного материала с низкоомными шунтами и перемычками и тепловое движение носителей зарядов).

Задачей изобретения является создание более эффективного магниторезистивного преобразователя.

Технический результат заключается в снижении уровня собственных шумов магниторезистивного преобразователя и повышении его динамического диапазона и, как следствие, увеличении отношения сигнал/шум в широком частотном диапазоне.

Для достижения вышеуказанного технического результата по первому объекту в магниторезистивном преобразователе магнитного поля, содержащем тонкопленочные магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме, в каждом плече мостовой схемы параллельно соединено, по меньшей мере, два магниторезистивных элемента с гигантским магниторезистивным эффектом и с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля.

Для достижения вышеуказанного технического результата по второму объекту в магниторезистивном преобразователе магнитного поля, содержащем тонкопленочные магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме, в каждом плече мостовой схемы параллельно соединено, по меньшей мере, два ряда последовательно соединенных магниторезистивных элементов с гигантским магниторезистивным эффектом и с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля.

Между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Уровень шумов мостового магниторезистивного преобразователя зависит от величины сопротивлений каждого из его плеча. Параллельное включение резисторов в плече уменьшает суммарное значение сопротивления и, следовательно, уменьшает уровень шумов. Формула Найквиста для расчета уровня шумов показывает: при параллельном включении N резисторов их уровень шумов падает в N1/2 раз. Таким образом, мостовой магниторезистивный преобразователь, каждое плечо которого состоит из N параллельных магниторезистивных полосок будет иметь уровень собственных шумов в N1/2 раз меньше, чем прототип.

Уровень шума магниторезистивного преобразователя с мостовой схемой включения снижается за счет параллельного подключения нескольких магниточувствительных элементов в каждом плече мостовой схемы, что обеспечивает снижение амплитуды флуктуаций в каждом из них. Поскольку флуктуации тока в каждом из этих магниторезистивных элементов не совпадают по фазе, а их суперпозиция имеет меньшее амплитудное значение.

При этом значение относительной магниточувствительности не ухудшается, поскольку величина магниторезистивного эффекта при этом не меняется.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг. 1 представлена схема магниторезистивного преобразователя по первому объекту изобретения,

на фиг. 2 представлена схема магниторезистивного преобразователя по второму объекту изобретения.

Магниторезистивный преобразователь магнитного поля по первому объекту изобретения содержит тонкопленочные магниторезистивные элементы 1, соединенные по мостовой схеме, причем в каждом плече 2 мостовой схемы параллельно соединено, по меньшей мере, два магниторезистивных элемента 1 с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля (фиг. 1).

Магниторезистивный преобразователь магнитного поля по второму объекту изобретения содержит тонкопленочные магниторезистивные элементы 1, соединенные по мостовой схеме, причем в каждом плече 2 мостовой схемы параллельно соединено, по меньшей мере, два ряда последовательно соединенных магниторезистивных элементов 1 с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля (фиг. 2).

Магниторезистивные элементы 1 выполнены в виде магниторезистивных элементов с гигантским магниторезистивным эффектом. Магниторезистивные элементы могут быть выполнены в виде полосок.

ГМР эффект наблюдается в многослойных структурах, содержащих нанослои из ферромагнитных материалов и их сплавов Fe, Ni, Со, чередующихся с нанослоями из благородных металлов Cu, Ar, Au; в гранулированных пленках, изготовленных из несмешивающихся магнитных и немагнитных полупроводников; в многослойных спин-вентильных (два тонких магнитных слоя, разделенных тонким слоем Cu) и спин-туннельных структурах (два тонких ферромагнитных металлических слоя, разделенных тонким диэлектрическим слоем); в магнитных сэндвичах - спин-вентильных структурах без пиннингового слоя.

Магниторезистивный преобразователь магнитного поля может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием известных методов, используемых в микроэлектронике.

1. Магниторезистивный преобразователь магнитного поля, содержащий тонкопленочные магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме, отличающийся тем, что в каждом плече мостовой схемы параллельно соединено по меньшей мере два магниторезистивных элемента с гигантским магниторезистивным эффектом и с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля.

2. Магниторезистивный преобразователь магнитного поля, содержащий тонкопленочные магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме, отличающийся тем, что в каждом плече мостовой схемы параллельно соединено по меньшей мере два ряда последовательно соединенных магниторезистивных элементов с гигантским магниторезистивным эффектом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ повышения показателя чувствительности магниторезистивных датчиков и предназначено для использования в магнитометрических информационно-измерительных системах.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магниторезистивный датчик тока и может быть использовано в устройствах бесконтактного контроля и измерения электрического тока.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство автономной регистрации амплитуды напряженности однократного импульсного магнитного поля.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в интегральных линейных и угловых акселерометрах и гироскопах в качестве датчика перемещений.

Изобретение может быть использовано в датчиках магнитного поля и тока, головках считывания с магнитных дисков и лент, устройствах диагностики печатных плат и микросхем, биообъектов (бактерий и вирусов), идентификации информации, записанной на магнитные ленты, считывания информации, записанной магнитными чернилами.

Изобретение относится к области магнитных датчиков на основе многослойных наноструктур с магниторезистивным эффектом. Способ согласно изобретению включает окисление кремниевой подложки 1, формирование диэлектрического слоя 2, формирование магниторезистивной структуры, содержащей верхний 3 и нижний 4 защитные слои, между которыми расположена ферромагнитная пленка 5, формирование из трех рядов параллельных магниторезистивных полосок балластных плеч мостовой схемы и полоски рабочего плеча мостовой схемы путем жидкостного травления, причем ширина магниторезистивных полосок балластных плеч мостовой схемы в N раз меньше ширины полоски рабочего плеча, а длины магниторезистивных полосок балластных и рабочего плеча мостовой схемы равны, нанесение первого изолирующего слоя 6, вскрытие в нем контактных окон к полоскам, формирование перемычек между рядами магниторезистивных полосок балластных плеч мостовой схемы путем напыления слоя алюминия 7 и последующего плазмохимического травления, формирование второго изолирующего слоя 8, вскрытие в нем переходных окон к перемычкам, формирование планарного проводника, проходящего над рабочем плечом мостовой схемы, путем напыления слоя алюминия 9 последующего плазмохимического травления и пассивацию с образованием верхнего защитного слоя 10.

Изобретение относится к области магнитных наноэлементов. В магниторезистивной головке-градиометре, содержащей подложку с диэлектрическим слоем, на котором расположены соединенные в мостовую схему немагнитными низкорезистивными перемычками четыре ряда последовательно соединенных такими же перемычками в каждом плече мостовой схемы тонкопленочных магниторезистивных полосок, содержащих каждая верхний и нижний защитные слои, между которыми расположена ферромагнитная пленка, первый изолирующий слой поверх тонкопленочных магниторезистивных полосок, на котором сформирован первый планарный проводник с рабочими частями, расположенными над тонкопленочными магниторезистивными полосками, и второй изолирующий слой, второй планарный проводник, проходящий над и вдоль рабочей тонкопленочной магниторезистивной полоски, и защитный слой, при этом все тонкопленочные магниторезистивные полоски расположены в один ряд, во всех тонкопленочных магниторезистивных полосках ОЛН ферромагнитной пленки направлена под углом 45° относительно продольной оси тонкопленочной магниторезистивной полоски, а рабочее плечо мостовой схемы, ближайшее к краю головки-градиометра, удалено от трех балластных плеч мостовой схемы, ширина балластной тонкопленочной магниторезистивной полоски в N раз меньше ширины рабочей тонкопленочной магниторезистивной полоски, а балластный ряд мостовой схемы состоит из набора N параллельно соединенных тонкопленочных магниторезистивных полосок.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля и измерения перемещений, магнитного поля и электрического тока. Магниторезистивный датчик содержит замкнутую мостовую измерительную схему из четырех магниторезисторов, сформированных из пленки ферромагнитного металла, проводник перемагничивания, сформированный в виде меандра из пленки немагнитного металла, и двухслойный проводник управления, сформированный в виде плоской катушки и состоящий из слоя немагнитного металла и слоя ферромагнитного металла.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ и устройство для регистрации магнитных полей и может использоваться для определения положения объектов.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магниторезистивный датчик тока и может быть использовано в устройствах бесконтактного контроля и измерения электрического тока.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство автономной регистрации амплитуды напряженности однократного импульсного магнитного поля.

Изобретение относится к средствам контроля медицинской техники и может быть использовано в устройствах обнаружения магнитных микрогранул, прикрепившихся к биоматериалам в результате процессов биотинилирования и гибридизации.

Изобретение относится к области магнитных наноэлементов на основе многослойных металлических наноструктур с магниторезистивным эффектом и может быть использовано для преобразования высокочастотного магнитного поля в электрический сигнал.

Изобретение относится к магнитному датчику, использующему магниторезистивный элемент. .

Изобретение относится к магнитному датчику, использующему магниторезистивный элемент. .

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в датчиках измерения углового положения распределительного вала в двигателе автомобиля. .

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магниторезистивный датчик и может быть использовано в устройствах контроля напряженности магнитного поля и бесконтактного контроля электрического тока. Датчик содержит мостовую измерительную схему из четырех магниторезисторов, сформированных из пленки ферромагнитного сплава в виде параллельных друг другу полосок, закороченных последовательно перемычками из низкорезистивного немагнитного металла и ориентированных под углом +45° и -45° к оси легкого намагничивания исходной ферромагнитной пленки так, что полоски двух симметричных по отношению друг к другу пар магниторезисторов мостовой схемы взаимно перпендикулярны. Проводник перемагничивания сформирован из пяти полосок пленки немагнитного металла, соединенных в виде меандра, четыре рабочие полоски которого проходят над магниторезисторами, а пятая полоска проходит между двумя парами рабочих полосок. Техническим результатом является повышение надежности и упрощение технологии изготовления датчика. 1 ил.
Наверх