AMR磁开关传感器是什么?

磁传感器是什么?

所谓磁传感器,就是把磁场、放射线、压力、温度、光等因素作用下引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号。现代工业和电子产品中应用中,磁传感器最广泛的是以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有技术中,有许多不同类型的磁传感器,最常见的是采用霍尔(Hall)元件、各向异性磁电阻(Anisotropic Magnetoresistance, AMR)、巨磁电阻(Giant Magnetoresistance, GMR)、隧道磁阻传感器(Tunnel Magnetoresistance, TMR)为核心的传感器。今天我们来认识下AMR磁阻传感器。
什么是AMR磁阻传感器?
某些金属或半导体在遇到外加磁场时,其电阻值会随着外加磁场的大小发生变化,这种现象叫做磁阻效应,电阻的变化量叫做磁阻。
1857年,Thomson发现坡莫合金的的各向异性磁阻效应。对于有各向异性特性的强磁性金属, 磁阻的变化是与磁场和电流间夹角有关的。我们常见的这类金属有铁、钴、镍及其合金等。当外部磁场与磁体内建磁场方向成零度角时, 电阻是不会随着外加磁场变化而发生改变的;但当外部磁场与磁体的内建磁场有一定角度的时候, 磁体内部磁化矢量会偏移,薄膜电阻降低, 我们这种特性称为各向异性磁电阻效应(Anisotropic Magnetoresistive Sensor,简称AMR)。磁场作用效果下图。
 

磁阻变化值与角度变化的关系
薄膜合金的电阻R就会因角度变化而变化,电阻与磁场特性是非线性的,且每一个电阻并不与唯一的外加磁场值成对应关系。从上图中,我们可以看到,当电流方向与磁化方向平行时,传感器最敏感,在电流方向和磁化方向成45度角度时,一般磁阻工作于图中线性区附近,这样可以实现输出的线性特性。
AMR磁传感器的基本结构由四个磁阻组成了惠斯通电桥。其中供电电源为Vb,电流流经电阻。当施加一个偏置磁场H在电桥上时,两个相对放置的电阻的磁化方向就会朝着电流方向转动,这两个电阻的阻值会增加;而另外两个相对放置的电阻的磁化方向会朝与电流相反的方向转动,该两个电阻的阻值则减少。通过测试电桥的两输出端输出差电压信号,可以得到外界磁场值。
 

AMR磁阻传感器等效电路
AMR磁阻传感器如何“施展拳脚”?
各向异性磁阻传感器的测量范围正好是以地球磁场分布范围为中心,最适合工作在地球磁场环境下的磁传感器。其采用常见的坡莫合金,具有精度高,体积小,稳定性好等优点,且工艺上只需一层磁性薄膜,工艺简单,成本低,不需要昂贵的制造设备,适合批量生产和更迎合消费类电子市场的需求。

 

| 发布时间:2019.02.22    来源:HALLWEE    查看次数:
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