CN112945292A - 齿轮位置/速度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿轮位置/速度传感器，其包括传感电路、信号处理芯片、背磁铁，磁屏蔽层及基板，所述传感电路包括连接方向相反的两个磁隧道结磁阻组件。通过齿轮经过磁隧道结磁阻组件时产生的低、高电阻变化，以其对应电压或信号进行差分处理输出，即可输出信噪比较高的信号并且可以极大的减小外来磁场的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别是关于一种结合磁性隧道结构磁电阻的齿轮传感器。
背景技术
现在技术坏境下，齿轮位置/速度传感器(以下简称齿轮传感器)一般要求高灵敏度，低功耗，抗干扰性，集成化以及适用温度广。高灵敏度是因为被检测信号的强度越来越弱，这就需要传感器灵敏度得到极大提高。低功耗对延长传感器的使用寿命有极大帮助。抗干扰性是指传感器需要对外界的电磁，温度，湿度等方面的变化有一定抵抗能力。集成化是指传感器在往小型化、一体化、智能化发展。适用温度广是指传感器的工作环境越来越严酷，需要尽可能的适应更多的温度范围。
目前传统齿轮传感器主要以霍尔效应为原理的霍尔传感器和以巨磁阻效应(GMR)为原理的磁电阻传感器。其均有灵敏度较低，集成化程度较低，抗干扰性较差的缺点，难以满足现在齿轮转速精确监测，齿位定位，移动方向的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请的目的在于，提供一种结合磁隧道结，具有信噪比高，抗干扰性强的齿传感器。
本申请的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本申请提出的第一种齿轮传感器，包括信号处理芯片、传感电路、背磁铁，磁屏蔽层及基板，所述磁屏蔽层与所述基板形成容置空间，所述信号处理芯片、所述传感电路与所述背磁铁位于所述容置空间且设置在所述基板的一侧，所述基板开设有开口以显露所述传感电路，且所述传感电路与齿轮为位置相对应设置，所述信号处理芯片连接所述传感电路，以控制所述传感电路的信号输出输入，以及控制所述背磁铁产生驱动所述齿轮的磁场。所述传感电路包括惠斯通电桥，所述惠斯通电桥的输入端与输出端连接所述信号处理芯片，所述惠斯通电桥的每个电桥均连接方向相反的两个磁隧道结磁阻组件，所述两个磁隧道结磁阻组件邻近所述齿轮的齿牙。
本发明第二个实施方案为包括传感电路、背磁铁，磁屏蔽层及基板，取消了信号处理芯片，将输出端直接连接外部电路。所述传感电路与齿轮为位置相对应设置，通过外接电源控制输入，输出电压连接外部电路，齿牙的移动控制所述背磁铁产生驱动所述齿轮的磁场，其特征在于，所述传感电路包括惠斯通电桥，所述惠斯通电桥的输出端连接外部电路，所述惠斯通电桥的每个电桥均连接方向相反的两个磁隧道结磁阻组件，所述两个磁隧道结磁阻组件邻近所述齿轮的齿牙。
本发明第三个实施方案为包括传感电路、背磁铁，磁屏蔽层及基板，取消了惠斯通电桥的传感电路，直接采用二个接发相反的磁隧道结磁阻组件。所述传感电路与齿轮为位置相对应设置，通过外接电源控制输入，输出电压连接外部电路，齿牙的移动控制所述背磁铁产生驱动所述齿轮的磁场，其特征在于，所述传感电路包括二个连接方向相反的两个磁隧道结磁阻组件，所述两个磁隧道结磁阻组件邻近所述齿轮的齿牙。
以上三个实施例中，磁屏蔽层可以屏蔽外磁场，基板起保护电路的目的。
本申请解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
在本申请的一实施例中，所述磁隧道结磁阻组件的每一者，其结构包括顶电极、自由层、势垒层、钉扎层、底电极及硅基底。
在本申请的一实施例中，所述顶电极的形成材料为Ti、TiN、Ta、TaN、W、WN或其组合；所述顶电极的厚度为50-100nm。所述顶电极的形成是采用物理气相沉积的方式实现。
在本申请的一实施例中，所述自由层由铁磁性材料形成，其为Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，其中含B的铁磁性材料中，B含量为15％-40％，FeCoB材料中，Fe与Co的比例为3：1到1：3；所述自由层的厚度为1.5-2.5nm。其中，X为W，Mo，V,Nb，Cr，Hf，Ti，Zr，Ta，Sc，Y，Zn，Ru或Os等，厚度为0.2-0.5nm。
在本申请的一实施例中，所述势垒层由绝缘的非磁性金属氧化物材料形成，其为MgO、MgZnO、MgBO或MgAlO；优选的为MgO；所述势垒层的厚度为2-5nm。
在本申请的一实施例中，所述钉扎层由铁磁性材料及反平行铁磁超晶格层形成；所述铁磁性材料包括Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，其中含B的铁磁性材料中，B含量为15％-40％，FeCoB材料中，Fe与Co的比例为3：1到1：3；所述自由层的厚度为1.5-2.5nm；所述反平行铁磁超晶格层为[Co/Pt]nCo/(Ru、Ir、Rh)，[Co/Pt]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Pt/Co]m，[Co/Pd]nCo/(Ru、Ir、Rh)，[Co/Pd]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Pd/Co]m，[Co/Ni]nCo/(Ru、Ir、Rh)或[Co/Ni]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Ni/Co]m超晶格结构，其中，n≥1，m≥0。
在本申请的一实施例中，所述底电极的材料包括Cu、Al、W、Ti或其组合，所述底电极的厚度为50-100nm。
在本申请的一实施例中，所述硅基底的材料为单晶硅材料。
在本申请的一实施例中，所述背磁铁产生的磁场依据所述齿牙是否经过而产生对应变化，以改变所述两个磁隧道结磁阻组件的自由层的磁化方向。当所述齿牙经过所述背磁铁产生的磁场时，所述两个磁隧道结磁阻组件的自由层的磁化方向由平面变为垂直，以分别呈高电阻或低电阻状态。当所述齿牙未经过所述背磁铁产生的磁场时，所述两个磁隧道结磁阻组件的自由层的磁化方向为平面，所述两个磁隧道结磁阻组件的电阻阻值为相等或相近。
在本申请的一实施例中，所述信号处理芯片包括差分放大器与史密斯触发器，所述差分放大器对所述两个磁隧道结磁阻组件的电压进行差分输出，输出信号为正弦波输出信号或类似正弦波输出信号，所述史密斯触发器对所述输出信号进行正弦波形处理，以形成能被数字电路处理的方波波形。
本申请通过传感器结合惠斯通电桥磁隧道结磁阻组件，当齿轮经过二个连接方向相反的磁隧道结磁阻组件时，二个组件分别处于平行及反平行状态，即低电阻和高电阻状态。通过使用差分放大器，将二个磁隧道结磁阻组件的电压进行差分输出，即可输出信噪比较高的信号并且可以极大的减小外来磁场的干扰。
附图说明
图1为本申请实施例的磁隧道结齿轮传感器基本结构图；
图2为本申请实施例的磁隧道结齿轮传感器实施例一连接电路示意图；
图3为本申请实施例的磁隧道结齿轮传感器实施例二连接电路示意图；
图4为本申请实施例的磁隧道结齿轮传感器实施例三连接电路示意图；
图5-1与5-2为本申请实施例的磁隧道结齿轮传感器实施例一磁矩方向示意图；
图6-1与6-2为本申请实施例的磁隧道结齿轮传感器实施例二磁矩方向示意图；
图7-1与7-2为本申请实施例的磁隧道结齿轮传感器实施例三磁矩方向示意图；
图8为本申请实施例的磁隧道结磁阻组件结构示意图
具体实施方式
请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件。以下的说明是基于所例示的本申请具体实施例，其不应被视为限制本申请未在此详述的其它具体实施例。
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本申请所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。
本申请的说明书和权利要求书以及上述附图中的述语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情形下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及其它相类似实施例的变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本申请说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本申请的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本申请说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本申请说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。
附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本申请不限于此。
在附图中，为了清晰、理解和便于描述，夸大设备、***、组件、电路的配置范围。将理解的是，当组件被称作“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。
另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。此外，在说明书中，“在......上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重力方向的顶部上。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施例，对依据本发明提出的一种齿传感器，其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。请同时配合参阅以利于理解。
如图1所示，在本申请的实施例中，一种齿轮传感器，包括磁屏蔽层101、背磁铁102与配置传感电路的电路板103，磁隧道结磁电阻104、105，信号处理芯片108，基板109。上述背磁铁102、配置传感电路的电路板103，磁隧道结磁电阻104、105，信号处理芯片108等部件组成传感电路。所述磁屏蔽层101与所述基板109形成容置空间，所述传感电路位于所述容置空间且设置在所述基板109的一侧，所述基板109开设有开口以显露所述传感电路的磁隧道结磁电阻104、105，且所述传感电路与齿轮为位置相对应设置，所述信号处理芯片108，以控制所述传感电路的信号输出输入，以及控制所述背磁铁102产生驱动所述齿轮的磁场，其特征在于，齿轮作为信号源，贴近采用惠斯通电桥连接电路中连接方向相反的磁隧道结磁电阻104、105。磁屏蔽层101起屏蔽外来磁场作用，基板109起保护电路作用。
在本申请的实施例中，传感电路采用惠斯通电桥连接的电路，其由四个连接方向相反的磁隧道结磁阻MR1a，MR2a，MR1b，MR2b组成，其中MR1a，MR1b连接方向相同，MR2a，MR2b连接方向相同，如图2与图8所示。磁隧道结磁阻组件(MR1a，MR2a，MR1b，MR2b)是用隧道磁阻效应(TMR)制成的，即电子自旋的隧穿效应。磁隧道结磁阻组件(MR1a，MR2a，MR1b，MR2b)主要包括顶电极14，自由层15，势垒层16，钉扎层17，底电极18及硅基底19。自由层15与钉扎层16是由铁磁材料制成，势垒层17是由一层非常薄的绝缘金属氧化物制成。钉扎层16采用不容易被外磁场翻转的材料，使其磁化方向总朝一个方向。自由层15采用易被外磁场影响的材料，当信号经过自由层15时，会使自由层15磁化方向发生改变。由于铁磁材料的3d轨道上的电子没有充满轨道，其能带能发生极化，电子会分成自旋向上和自旋向下能态。当自由层15与钉扎层16磁化方向相同时，磁隧道结磁阻组件呈低电阻态，当自由层15与钉扎层16磁化方向相反时，磁隧道结磁阻组件呈高电阻态。现在，将二个磁隧道结磁阻组件采用相反方向连接，当信号经过二个磁隧道结磁阻组件时，一个磁隧道结磁阻组件会呈高阻状态，另一个磁隧道结磁阻组件呈低阻状态。当信号未经过二个磁隧道结磁阻组件时，二个磁隧道结磁阻组件均呈低阻状态。其中，接近齿轮的两个磁隧道结磁阻组件即视为前述的磁隧道结磁电阻104、105。
信号处理芯片108可为集成电路芯片，或是嵌入式***化的集成芯片，主要包含差分放大器，史密斯触发器等。差分放大器对惠斯通电桥上的二个磁隧道结磁阻组件的电压进行差分输出，得到一个正弦波输出信号或类似正弦波输出信号。史密斯触发器可作为波形整形电路，能将模拟信号正弦波形处理成为方波波形，方波波形能被数字电路处理。
背磁铁102位于电路板103之后，用以产生恒定的磁场。当铁磁材料制成的齿轮经过背磁铁产生的磁场时，会改变磁场大小及方向。磁场大小及方向的变化会改变磁隧道结磁阻组件自由层15的磁化方向，从而使磁隧道结磁阻组件分别呈高电阻或者低电阻状态。通过记录磁隧道结磁阻组件电阻值的变化，且通过信号处理芯片12处理，可以得出齿轮的转速，移动速度及缺齿等信息。
本申请的实施例二如图3所示。传感电路采用惠斯通电桥连接的电路，其由四个连接方向相反的磁隧道结磁阻MR1a，MR2a，MR1b，MR2b组成，其中MR1a，MR1b连接方向相同，MR2a，MR2b连接方向相同。与实施例一相比，实施例二取消了信号处理芯片108，而将输出端直接连接外部电路。通过外部电路处理输出信号同样可以达到记录齿轮转速，移动速度及缺齿信息的目的。
本申请的实施例三如图4所示。传感电路采用二个连接方向相反的磁隧道结磁阻MR1a，MR2a。输出端连接外部电路同样可以记录齿轮转速，移动速度及缺齿信息。采用实施例三在降低一定灵敏度的前提下达到节省成本的目的。
图5-1与图5-2，图6-1与6-2，图7-1与7-2为本申请实施例的磁隧道结磁阻组件磁矩方向示意图，分别对应实施例一，二，三。所述背磁铁102产生的磁场依据所述齿牙是否经过而产生对应变化，以改变所述两个磁隧道结磁阻组件104、105的自由层的磁化方向。当所述齿牙经过所述背磁铁102产生的磁场时，所述磁隧道结磁阻组件104、105的自由层的磁化方向由平面变为垂直，以分别呈高电阻或低电阻状态。当所述齿牙未经过所述背磁铁102产生的磁场时，所述磁隧道结磁阻组件104、105的自由层的磁化方向为平面，所述磁隧道结磁阻组件104、105的电阻阻值为相等或相近。
在实施例一，二中，传感器使用惠斯通电桥连接磁隧道结磁阻组件，当齿轮经过四个连接方向相反的磁隧道结磁阻组件时，四个组件分别处于平行及反平行状态，即低电阻和高电阻状态。通过使用差分放大器，将二组磁隧道结磁阻组件的电压进行差分输出，即可输出信噪比较高的信号并且可以极大的减小外来磁场的干扰。输出信号可以由信号处理芯片108或外部电路处理。如图5-1与图5-2，图6-1与6-2。
在实施例三中，传感器采用二个连接方向相反的磁隧道结磁阻，齿轮经过二个连接方向相反的磁隧道结磁阻组件时，二个组件分别处于平行及反平行状态，即低电阻和高电阻状态。当齿轮未通过磁隧道结磁阻组件时，二个组件均处于平行状态，即低电阻态。将输出信号连接外部电路，即可记录齿轮转速，移动速度及缺齿信息。如图图7-1与图7-2
本申请实施例一，二，三中的磁隧道结磁阻组件结构示意图，如图8。主要包括顶电极14，自由层15，势垒层16，钉扎层17，底电极18及硅基底19。
所述顶电极14的形成材料为Ti、TiN、Ta、TaN、W、WN或其组合；所述顶电极14的厚度为50-100nm。为保证可以达到制作磁性隧道结的表面平整度，一般采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)的方式实现。
所述自由层由铁磁性材料形成，其为Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，其中含B的铁磁性材料中，B含量为15％-40％，FeCoB材料中，Fe与Co的比例为3：1到1：3；所述自由层的厚度为1.5-2.5nm。其中，X为W，Mo，V,Nb，Cr，Hf，Ti，Zr，Ta，Sc，Y，Zn，Ru或Os等，厚度为0.2-0.5nm。
势垒层16是一层绝缘的非磁性金属氧化物材料形成，其为MgO、MgZnO、MgBO或MgAlO；优选的为MgO；所述势垒层的厚度为2-5nm。
所述钉扎层17由铁磁性材料及反平行铁磁超晶格层形成；铁磁性材料与自由层15的材料一致，所述铁磁性材料包括Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，其中含B的铁磁性材料中，B含量为15％-40％，FeCoB材料中，Fe与Co的比例为3：1到1：3；所述自由层的厚度为1.5-2.5nm；所述反平行铁磁超晶格层为[Co/Pt]nCo/(Ru、Ir、Rh)，[Co/Pt]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Pt/Co]m，[Co/Pd]nCo/(Ru、Ir、Rh)，[Co/Pd]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Pd/Co]m，[Co/Ni]nCo/(Ru、Ir、Rh)或[Co/Ni]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Ni/Co]m超晶格结构，其中，n≥1，m≥0。钉扎层17具有很强的垂直各向异性(PMA)，以及需要极大强度的外磁场将其翻转。
所述底电极18一般采用导电率较好的材料，如Cu、Al、W、Ti或其组合，所述底电极的厚度为50-100nm。
所述硅基底的材料为单晶硅材料。
“在本申请的一实施例中”及“在各种实施例中”等用语被重复地使用。此用语通常不是指相同的实施例；但它也可以是指相同的实施例。“包含”、“具有”及“包括”等用词是同义词，除非其前后文意显示出其它意思。
以上所述，仅是本申请的具体实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以具体实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。
Claims (16)
1.一种齿轮位置/速度传感器，包括传感电路、背磁铁，磁屏蔽层及基板，所述磁屏蔽层与所述基板形成容置空间，所述传感电路与所述背磁铁位于所述容置空间且设置在所述基板的一侧，所述基板开设有开口以显露所述传感电路，且所述传感电路与齿轮为位置相对应设置，通过外接电源控制所述传感电路输入，所述传输电路的输出电压输出至外部电路，齿牙的移动控制所述背磁铁产生驱动所述齿轮的磁场，其特征在于，所述传感电路包括二个连接方向相反的磁隧道结磁阻组件，所述两个磁隧道结磁阻组件邻近所述齿轮的齿牙。
2.如权利要求1所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述传感电路包含惠斯通电桥，所述惠斯通电桥的输出端连接外部电路，所述惠斯通电桥的每个电桥均连接有所述二个连接方向相反的磁隧道结磁阻组件，所述两个磁隧道结磁阻组件邻近所述齿轮的齿牙。
3.如权利要求2所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，还包括设置于基板上的信号处理芯片，所述信号处理芯片连接所述传感电路，以替代的控制所述传感电路的信号输出输入；所述惠斯通电桥的输出端连接所述信号处理芯片。
4.如权利要求1所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述磁隧道结磁阻组件的每一者，其结构包括顶电极、自由层、势垒层、钉扎层、底电极及硅基底。
5.如权利要求4所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述顶电极的形成材料为Ti、TiN、Ta、TaN、W、WN或其组合；所述顶电极的厚度为50-100nm。
6.如权利要求4所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述顶电极的形成是采用物理气相沉积的方式实现。
7.如权利要求4所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述自由层由铁磁性材料形成，其为Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，其中含B的铁磁性材料中，B含量为15％-40％，FeCoB材料中，Fe与Co的比例为3：1到1：3；所述自由层的厚度为1.5-2.5nm；其中，X为W，Mo，V,Nb，Cr，Hf，Ti，Zr，Ta，Sc，Y，Zn，Ru或Os，厚度为0.2-0.5nm。
8.如权利要求4所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述势垒层由绝缘的非磁性金属氧化物材料形成，其为MgO、MgZnO、MgBO或MgAlO；优选的为MgO；所述势垒层的厚度为2-5nm。
9.如权利要求4所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述钉扎层由铁磁性材料及反平行铁磁超晶格层形成；所述铁磁性材料包括Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co，(CoFeB、CoB或FeB)/(Pt、Pd、Ni或Ir)/(CoFeB、CoB或FeB)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，(CoFeB、CoB或FeB)/X/Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)，Co/(Pt、Pd、Ni或Ir)/Co/X/(CoFeB、CoB或FeB)，其中含B的铁磁性材料中，B含量为15％-40％，FeCoB材料中，Fe与Co的比例为3：1到1：3；所述自由层的厚度为1.5-2.5nm；所述反平行铁磁超晶格层为[Co/Pt]nCo/(Ru、Ir、Rh)，[Co/Pt]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Pt/Co]m，[Co/Pd]nCo/(Ru、Ir、Rh)，[Co/Pd]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Pd/Co]m，[Co/Ni]nCo/(Ru、Ir、Rh)或[Co/Ni]nCo/(Ru、Ir、Rh)/Co[Ni/Co]m超晶格结构，其中，n≥1，m≥0。
10.如权利要求4所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述底电极的材料包括Cu、Al、W、Ti或其组合，所述底电极的厚度为50-100nm。
11.如权利要求4所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述硅基底的材料为单晶硅材料。
12.如权利要求1所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述背磁铁产生的磁场依据所述齿牙是否经过而产生对应变化，以改变所述两个磁隧道结磁阻组件的自由层的磁化方向。
13.如权利要求1所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，当所述齿牙经过所述背磁铁产生的磁场时，所述磁隧道结磁阻组件的自由层的磁化方向由平面变为垂直，以分别呈高电阻或低电阻状态。
14.如权利要求1所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，当所述齿牙未经过所述背磁铁产生的磁场时，所述两个磁隧道结磁阻组件的自由层的磁化方向为平面，所述两个磁隧道结磁阻组件的电阻阻值为相等或相近。
15.如权利要求3所述的齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述信号处理芯片包括差分放大器与史密斯触发器，所述差分放大器对所述两个磁隧道结磁阻组件的电压进行差分输出，输出信号为正弦波输出信号或类似正弦波输出信号，所述史密斯触发器对所述输出信号进行正弦波形处理，以形成能被数字电路处理的方波波形。
16.如权利要求1所述齿轮位置/速度传感器，其特征在于，所述磁屏蔽层材料为FeNi合金，起屏蔽外来磁场作用。
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