專利名稱：可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器。
背景技術(shù)：
開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器是磁性傳感器中應(yīng)用最多的一種。目前所有的開關(guān)型磁性傳感器都是由模擬型磁性傳感器制成的，模擬型磁性傳感器存在著線形度和抗干擾能力差的弱點(diǎn)，并且受供電電源穩(wěn)定性的影響極大，且有的隨著溫度升高輸出信號(hào)下降，有的低溫只能到零下10度左右。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，該傳感器不存在線性度問題，抗外界干擾和供電電源穩(wěn)定性能力強(qiáng)，并且有著很寬的溫度使用范圍。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，包括片基、兩個(gè)自旋閥元件、電壓或電阻比較器和帶有固定電導(dǎo)體；兩個(gè)自旋閥元件形成于所述片基上；固定電導(dǎo)體覆蓋在所述自旋閥元件上，所述固定電導(dǎo)體與所述自旋閥元件之間設(shè)置有絕緣層；電壓或電阻比較器與兩個(gè)自旋閥相連，可比較兩個(gè)自旋閥元件之間的電阻大小并輸出信號(hào)。
本發(fā)明的有益效果是不存在線性度問題，抗外界干擾和供電電源穩(wěn)定性能力強(qiáng)，并且有著很寬的溫度使用范圍，可以達(dá)到-50度至110度以上，也可用作接觸或非接觸型電流過載保護(hù)器。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中傳感器的自旋閥元件與絕緣層、固定導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明包括片基6、兩個(gè)自旋閥元件C和D、電壓或電阻比較器7和固定電導(dǎo)體8；兩個(gè)自旋閥元件C、D形成于片基6上；固定電導(dǎo)體8覆蓋在自旋閥元件C、D上，固定電導(dǎo)體8與自旋閥元件C、D之間設(shè)置有絕緣層5，固定電導(dǎo)體8帶有四個(gè)引腳1、2、3、4，分別位于固定電導(dǎo)體8的四個(gè)邊上；電壓或電阻比較器7與兩個(gè)自旋閥C、D相連，可比較兩個(gè)自旋閥元件C、D之間的電阻大小并輸出信號(hào)。本發(fā)明利用兩個(gè)磁電阻自旋閥元件C、D，自旋閥元件C、D用光刻或掩模法形成于同一基片6上，使他們的電阻在初始時(shí)和零磁場(chǎng)時(shí)相等，當(dāng)固定導(dǎo)體8中從引腳2、4通過的電流同時(shí)使傳感器加熱到傳感器中反鐵磁材料的Neel點(diǎn)以上的溫度再冷卻下來，就會(huì)使兩個(gè)自旋閥元件C、D的釘扎層固定在相反的方向。電流的方向垂直于自旋閥元件C、D的長(zhǎng)邊方向，當(dāng)自旋閥元件設(shè)置為如圖2中虛線所示的其長(zhǎng)邊與引腳3、4方向平行的自旋閥元件A、B時(shí)，電流的方向也可以是平行于自旋閥元件A、B的長(zhǎng)邊方向。
由于兩個(gè)自旋閥元件C、D是在完全相同的工藝條件下制備的，因此在零場(chǎng)時(shí)他們的電阻相同，設(shè)為R0。當(dāng)外磁場(chǎng)與兩自旋閥元件C、D之一的鐵磁層易軸方向平行，就會(huì)與另一自旋閥元件易軸方向反平行，這樣當(dāng)外磁場(chǎng)的大小達(dá)到能使自旋閥的自由層翻轉(zhuǎn)時(shí)，易軸方向與外磁場(chǎng)方向相反的自旋閥元件的自由層翻轉(zhuǎn)，電阻變?yōu)镽0+ΔR，易軸方向與外磁場(chǎng)方向相同的自旋閥元件的自由層方向不變，電阻也不變，兩電阻分別為R0和R0+ΔR，則比較器7就可以輸出信號(hào)，電阻相等時(shí)，輸出低電平(代表“0”)，不相等時(shí)輸出高電平(代表“1”)。這種傳感器可用于各種磁場(chǎng)大小的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，以及電流過載保護(hù)器上，只要在引腳1、3通入要保護(hù)的電流，當(dāng)電流達(dá)到臨界值時(shí)，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)即可使自旋閥元件C、D電阻變化，比較器7輸出信號(hào)。可以通過使用具有不同矯頑力的材料或它們不同厚度的組合，以獲得不同矯頑力的材料，做自旋閥材料的自由層以制備具有不同開關(guān)場(chǎng)大小的傳感器，如坡莫合金(Py)、鈷(Co)、鐵(Fe)和鐵鈷合金(FexCo1-x)等材料的組合做自旋閥材料的自由層以制備具有不同開關(guān)場(chǎng)大小的傳感器，也可以在引腳1、3通入不同大小的電流來產(chǎn)生與外磁場(chǎng)相反(相同)的磁場(chǎng)以達(dá)到上面的目的，即只要在引腳1、3通入不同大小的電流(其產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)與外磁場(chǎng)方向相反或相同，即抵消或增加一部分外磁場(chǎng))就可以隨意設(shè)定開關(guān)場(chǎng)的大小。當(dāng)用作電流過載保護(hù)器7上時(shí)，可以在引腳1、3端通過需要檢測(cè)的電流，當(dāng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)超過開關(guān)場(chǎng)時(shí)，也會(huì)輸出信號(hào)。如果通入的電流是交流電，當(dāng)電流最大值超過臨界值時(shí)，則兩個(gè)自旋閥元件C、D的電阻將會(huì)交替變化，比較器7就會(huì)輸出與交流電頻率相同的脈沖信號(hào)。從以上說明可以看出，無論對(duì)兩個(gè)自旋閥元件C、D的供電電源如何不穩(wěn)定，因?yàn)殡娏魇峭瑫r(shí)流過兩個(gè)自旋閥元件C、D，所以通過自旋閥元件C、D的電流大小總是相等的，只要比較器7能分辨出它們的電阻差別就可以了，因此提高了抗干擾能力。同時(shí)，我們只要選取矯頑力對(duì)溫度變化不敏感的鐵磁材料，例如鐵鈷合金(FexCo1-x)等做自由層，開關(guān)場(chǎng)受溫度的干擾就很小，綜合考慮所有因素，該傳感器的溫度使用范圍至少可以達(dá)到-50度至110度以上。
權(quán)利要求
1.一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，其特征在于，包括片基、兩個(gè)自旋閥元件、電壓或電阻比較器和固定電導(dǎo)體；兩個(gè)自旋閥元件形成于所述片基上；固定電導(dǎo)體覆蓋在所述自旋閥元件上，所述固定電導(dǎo)體與所述自旋閥元件之間設(shè)置有絕緣層；電壓或電阻比較器與兩個(gè)自旋閥相連，可比較兩個(gè)自旋閥元件之間的電阻大小并輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述固定電導(dǎo)體帶有四個(gè)引腳，分別位于該固定電導(dǎo)體的四個(gè)邊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述固定電導(dǎo)體為片狀，其方向平行于或垂直于所述自旋閥的長(zhǎng)邊方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述兩個(gè)自旋閥元件之間釘扎層方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述自旋閥的自由層由坡莫合金、鈷、鐵和鐵鈷合金材料其中兩種的組合制成，所述兩種材料的厚度為1nm～100nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可用于電流過載保護(hù)器的開關(guān)型磁場(chǎng)傳感器，包括片基、兩個(gè)自旋閥元件、電壓或電阻比較器和固定電導(dǎo)體；兩個(gè)自旋閥元件形成于片基上；固定電導(dǎo)體覆蓋在自旋閥元件上，固定電導(dǎo)體與自旋閥元件之間設(shè)置有絕緣層；電壓或電阻比較器與兩個(gè)自旋閥相連，可比較兩個(gè)自旋閥元件之間的電阻大小并輸出信號(hào)。本發(fā)明不存在線性度問題，抗外界干擾和供電電源穩(wěn)定性能力強(qiáng)，并且有著很寬的溫度使用范圍，可以達(dá)到－50度至110度以上，也可用作接觸或非接觸型電流過載保護(hù)器。
文檔編號(hào)G01R33/02GK1605883SQ20041009061
公開日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者王磊, 方以坤, 王天興, 韓秀峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所