带温度补偿功能的传感器元件和使用该元件的磁传感器及电能测定装置的制造方法_3

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体24的图案 而构成。
[0093] 在磁性膜12上,在电极14a、14b之间形成有条纹状的导电体24的图案。导电体 24与电极14a、14b相同,使用比磁性膜12导电性高的材料。由于在电极14a、14b之间流通 的电流在条纹状的导电体24之间以最短距离流通,所以在磁性膜12中流通的电流I的角 度从电极14a、14b之间(纵向)的轴偏移条纹的角度0。
[0094]换言之,因为利用纵向偏置磁场Hob,磁化M朝向纵向,所以电流I与磁化M的方向 不同。结果,产生与附加有横向偏置磁场Htb时同等的效果。即使是像这样利用在磁性膜 12上设置的导电体24的图案来变更磁性膜12的磁化M和流通的电流I的方向的构造,称 之为施加横向偏置磁场的磁铁18,也如已说明的一样。
[0095] 另外,条纹状的导电体24在磁性膜12上形成倾斜的方向不同的图案。在这些图 案的会合部形成共用电极24c。这与具有方向不同的施加横向偏置磁场的磁铁18的传感器 元件串联连接的情况相同。将共用电极24c接地,将传感器元件彼此的两端电极14a、14b 作为输出,则能够将两个传感器元件的输出合成,灵敏度翻倍。
[0096]另外,通过接地,抑制输出的漂移。像这样,实质上多个传感器元件作为一个图案 而一体地制作的器件也可以称之为传感器元件13。
[0097] 而且,由于电压计22与这样的传感器元件13相对应,所以示出由具有两个输入的 放大器22A构成的示例,这两个输入为用于合成两端电极14a、14b的介入有阻抗22rI、22r2 的输入和将共用电极24c接地作为输入的输入。
[0098] 另外,施加纵向偏置磁场的磁铁20为将感温磁体20d、20e连接于薄的永久磁铁 20c的磁铁。此处,薄的永久磁铁20c是指沿面方向形成有磁极的磁铁,是指磁极之间比构 成磁极面的纵横的至少任意一方的长度短的磁铁。感温磁体20d、20e使用导磁率高且温度 特性不同的多种感温磁体,设置为温度特性随着距离薄的永久磁铁20c由近至远而变大。
[0099] 图5中使用两种感温磁体20d、20e。靠近薄的永久磁铁20c的感温磁体20d的温 度特性比远的感温磁体20e的温度特性小。另外,薄的永久磁铁20c的温度特性在使用带 温度补偿功能的磁传感器3的温度区域可以较小。
[0100] 参照图6对以上的结构的带温度补偿功能的磁传感器3的动作进行说明。参照图 6(a),薄的永久磁铁20c由于反磁场的影响,漏磁场小。用高导磁率的感温磁体20d、20e夹 持该薄的永久磁铁20c时,磁极N、S在感温磁体20e-侧(20a、20b)出现。
[0101] 参照图6 (b),在此周围的温度上升时,磁性膜12的磁阻效应变宽。另一方面,温度 特性大的感温磁体20d、20e中离薄的永久磁铁20c远的感温磁体20e丧失导磁率。于是, 磁极N、S在下一感温磁体20d的端部20da、20db之间出现。此时的磁场从磁性膜12来看, 与在磁极20a、20b之间出现的纵向偏置磁场Hob变小的情况一样。
[0102] 另外,还能够看到在不再产生磁场的磁极20a、20b附近的磁性膜12a、12b上也不 再施加纵向偏置磁场Hob。结果,关于磁性膜12的磁阻效应,磁化M因纵向偏置磁场Hob而 受到的束缚变小,转变为陡峭的山形,作为磁传感器的灵敏度不发生变化(参照图4)。
[0103] 而且,参照图6 (c),用以产生纵向偏置磁场Hob的部件也可以是在实施方式1中已 说明的感温磁体的磁铁。在这种情况下,虽然磁极没有移动,但磁铁产生的磁场本身减少。
[0104](实施方式3)
[0105] 在实施方式1和2中,对通过使施加纵向偏置磁场的磁铁20的温度特性比施加横 向偏置磁场的磁铁18的温度特性大从而使得传感器元件13整体的温度特性固定的结构进 行了说明。这是所谓将磁性膜12的温度特性与施加纵向偏置磁场的磁铁20的温度特性抵 消的技术思想。本发明涉及的传感器元件13并不仅仅限定于此,也可以构成为将磁性膜12 的温度特性与施加纵向偏置磁场的磁铁20和施加横向偏置磁场的磁铁18的温度特性相抵 消。
[0106] 图7表不其原理。图7中表不磁阻效应的图表。横轴为沿磁性膜12的横向施加 的磁场H,纵轴为磁性膜12的阻抗值Rmr。如已经叙述的那样,关于最初为曲线ClO的磁 阻效应,根据磁性膜12的温度特性,当温度上升时,则该磁阻效应向变得宽阔的方向变化 (Cll)。另一方面,纵向偏置磁场Hob若因温度上升而变小,则磁阻效应向变得陡峭的方向 变化。实施方式1和2将这些效果抵消。
[0107] 但是,如后述的实施例所示,当纵向偏置磁场Hob减少时,磁阻效应呈指数函数地 向陡峭的方向变化(C12)。也就是说,存在由纵向偏置磁场Hob减少引起的磁阻效应变得陡 峭的程度(C12)大于磁性膜12的磁阻效应由于温度上升而变得宽阔的程度(Cll)的情况。
[0108] 在这种情况下,动作点Hp变为表示磁阻效应的曲线C15的坡脚部分Hpl5,作为传 感器元件13的灵敏度显著减少。因此,使横向偏置磁场Htb也同时减少(Htbl6),使动作点 Hp向更高灵敏度的部分Hpl6移动。而且,在图7中,将灵敏度作为表示磁阻效应的曲线的 切线进行表示。即,动作点Hp的斜率(用箭头表示。)是比动作点Hpl5的斜率更急剧的倾 斜,动作点Hpl6的斜率与动作点Hp的斜率大致相同。
[0109] 图8中表示具体的方法。参照图8(a),施加相对于磁性膜12倾斜的方向的偏置磁 场(倾斜偏置磁场Hsb)。将对磁性膜12施加该倾斜偏置磁场Hsb的磁铁称为施加倾斜偏 置磁场的磁铁40。施加倾斜偏置磁场的磁铁40可以组合多个温度特性相同程度的磁铁,也 可以是电磁铁。
[0110] 即,也可以将在温度上升的同时磁特性降低的施加纵向偏置磁场的磁铁20与伴 随施加纵向偏置磁场的磁铁20的磁特性的变化,使横向偏置磁场降低,以使动作点Hp的灵 敏度不太发生变化的施加横向偏置磁场的磁铁18组合使用。另外,也可以使用被控制为使 输出磁场根据温度而变化的电磁铁。另外,也可以将这些永久磁铁和电磁铁组合而构成施 加倾斜偏置磁场的磁铁40。
[0111] 例如,如果在相对于磁性膜12的纵向倾斜的方向施加由一对磁极产生的磁场,则 结构单纯而优选。例如,将图2所示的C字型磁铁(施加纵向偏置磁场的磁铁20)相对于 磁性膜12倾斜配置等。
[0112] 因为磁场为向量,所以能够考虑将倾斜偏置磁场Hsb分成纵向偏置磁场分量和横 向偏置磁场分量。此处,将纵向偏置磁场分量称为等效纵向偏置磁场Hsbv,将横向偏置磁场 分量称为等效横向偏置磁场Hsbh。
[0113] 等效横向偏置磁场Hsbh是可以看做沿磁性膜12的横向(与纵向成直角的方向) 施加的磁场。即,具有使磁阻效应的动作点Hp移动的效果。也可以说是表示与图5所示的 螺旋条纹构造相同的效果。可以认为施加倾斜偏置磁场的磁铁40通过等效纵向偏置磁场 Hsbv和等效横向偏置磁场Hsbh,从而等同于具有提供纵向偏置磁场的磁铁20和提供横向 偏置磁场的磁铁18。从而,图8这样的结构也可以称为传感器元件13。
[0114] 图8 (b)中表示相对于倾斜偏置磁场Hsb纵向倾斜的磁性膜,即配置在相互以倾斜 偏置磁场Hsb的方向为直线对称轴而对称的位置上的第一磁性膜12和第二磁性膜42。在 各个磁性膜12、42中,考虑等效纵向偏置磁场Hsbv和等效横向偏置磁场Hsbh。第一磁性膜 12和第二磁性膜42与施加有倾斜偏置磁场Hsb的方向所成的角分别为(i>。
[0115]将磁性膜12的等效纵向偏置磁场Hsbv设为符号12 (Hsbv),将等效横向偏置磁场 Hsbh设为符号12 (Hsbh)。另外,将磁性膜42的等效纵向偏置磁场Hsbv和等效横向偏置磁 场Hsbh分别设为符号42 (Hsbv)、42 (Hsbh)。
[0116] 可知第一磁性膜12和第二磁性膜42的等效纵向偏置磁场Hsbv以及等效横向偏 置磁场Hsbh处于以倾斜偏置磁场Hsb的方向为对称轴而线对称的关系。也就是说,相对于 第一磁性膜12和第二磁性膜42的纵向偏置磁场Hob,第一磁性膜12和第二磁性膜42的横 向偏置磁场Htb的方向彼此反向施加。
[0117]图8中第一磁性膜12的横向偏置磁场是指等效横向偏置磁场12 (Hsbh),第二磁 性膜42的横向偏置磁场是指等效横向偏置磁场42 (Hsbh)。它们相对于各个纵向偏置磁场 (12 (Hsbv)和42 (Hsbv))分别为右侧和左侧。
[0118] 图9 (a)表示图8 (b)的第一磁性膜12和第二磁性膜42并联连接的结构。此时的 第一磁性膜12和第二磁性膜42的磁阻效应如图9(b)所示。在图9(b)中,横轴为从与倾 斜偏置磁场Hsb方向成直角的方向施加的磁场H,纵轴为电极14a、14b之间的阻抗值Rmr。
[0119] 第一磁性膜12的磁阻效应CMR12通过等效横向偏置磁场12 (Hsbh)沿负方向偏 置。另外,第二磁性膜42的磁阻效应CMR42通过等效横向偏置磁场42 (Hsbh)沿正方向偏 置。
[0120] 电极14a、14b之间的阻抗值Rmr作为它们的差分被观测到。即,当从外部沿与倾 斜偏置磁场Hsb方向成直角的方向施加外部磁场AH时,阻抗值的变化ARmr能够作为各 个磁阻效应的曲线的差分的值而得到。如果仅为磁性膜12,基于AH的阻抗变化只有从动 作点Hp到磁阻效应CMR12的点的变化ARmrl2。从而,输出的增益变高。
[0121] 作为这种结构的优点,除了输出的增益变高这一效果以外,还如螺旋条纹构造那
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