JP6618618B2 - 磁気検出装置 - Google Patents
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Description
前記第1の磁気検出素子および前記第2の磁気検出素子が多層膜GMR素子であり、前記第1の磁気検出素子と、前記第2の磁気検出素子とで、同じ磁界発生源からの磁界に対する検出感度が相違することを特徴とするものである。
前記第1の磁気検出モジュールの円の半径と、前記第2の磁気検出モジュールの円の半径と、が相違しているものである。
前記第1の直列回路と前記第2の直列回路に同じ電圧が印加され、
前記第1の直列回路での前記第1の磁気検出素子と前記第2の磁気検出素子との中点出力と、前記第2の直列回路での前記第2の磁気検出素子と前記第2の磁気検出素子との中点出力との差動出力が検知出力となるものとして構成される。
図1は本発明の実施形態に係る磁気検知装置を使用した電流センサ1の回路ブロック図である。
図2に、第1の磁気検出モジュール21A・21Bおよび第2の磁気検出モジュール22A・22Bを構成する多層膜GMR素子10の膜構成の一例が示されている。
図1に示す電流センサ1に使用されている磁気検出装置は、磁気検出モジュール21A(第1群の第1の磁気検知素子10X)と磁気検出モジュール22A(第1群の第2の磁気検知素子10Y)とが直列に接続されて第1の直列回路Aが構成され、磁気検出モジュール22B(第2群の第2の磁気検知素子10Y)と磁気検出モジュール21B(第2群の第1の磁気検知素子10X)とが直列に接続されて第2直列回路Bが構成されている。並列に接続された第1の直列回路Aおよび第2の直列回路Bの第1端23が第1の電位源(Vdd)に接続され、第2端24が第2の電位源(GND)に接続されている。そして、第1の直列回路Aの中点であるセンサ出力端25Aと、第2の直列回路Bの中点であるセンサ出力端25Bが差動増幅器26に接続され、差動電圧(Vout)が検知出力となる。
本実施形態以降の実施形態では、既に説明した部材に同じ番号を付して詳しい説明を省略する。
電流センサ31は、第1の磁気検出モジュール21A,21Bを構成する第1の磁気検出素子10Xと、第2の磁気検出モジュール22A,22Bを構成する第2の磁気検出素子10Yとの間に、磁気シールド32が設けられている。
図11は本実施形態に係る電流センサ31の変形例に係る電流センサ33の回路ブロック図である。電流センサ33は、電流センサ31における一体型の磁気シールド32に代えて、分割された磁気シールド34を有している。
図12は本発明の第3の実施形態に係る電流センサ41に使用されている磁気検出装置の回路ブロック図である。図2に示す多層膜GMR素子10は、Y方向が各層の積層方向であり、各層の厚み方向でもある。X−Z面が、各強磁性層12と非磁性材料層13の面と平行である。各層は、X−Z面での面積が、図2に表れているX−Y面での面積(断面積)よりも十分に大きい。
図13は、本発明の第4の実施形態に係る磁気検出装置が備える多層膜GMR素子60の膜構成の一例を示す説明図である。この多層膜GMR素子60は、強磁性層12のうち、最外層の強磁性層12に反強磁性層16が積層されている。なお、反強磁性層16は下地層11と最も下層の強磁性層12との間に設けられていてもよい。すなわち反強磁性層16は、多層構造層14の最外層に位置する強磁性層12の一方または双方に積層して設けられる。
以下の膜構成を備えた磁気検出装置の磁気検出素子(図2参照)を製造した。()内の数値は膜厚(Å)を示す。
Rs=4.6Ω/□、ストライプ線長=150μm、ストライプ幅=0.8μm、ストライプ本数=13本、R0=11213Ω
以下の膜構成を備えた磁気検出装置の磁気検出素子(図13参照)を製造した。()内の数値は膜厚(Å)を示す。
Rs=4.5Ω/□、ストライプ線長=150μm、ストライプ幅=0.8μm、ストライプ本数=13本、R0=10970Ω
図14は比較例に係る磁気検出装置71の回路ブロック図である。
磁気検出装置71は、磁気検出素子10Yに代えて固定抵抗素子70Yを有する磁気検出モジュール72A・72Bを備えている点において、電流センサ1(図1参照)と異なっている。
5 被測定電流線
10,60 多層膜GMR素子
10X 磁気検出素子(第1の磁気検出素子)
10Y 磁気検出素子(第2の磁気検出素子)
11 下地層
12 強磁性層
13 非磁性材料層
14 多層構造層
15 保護層
16 反強磁性層
21A,21B 磁気検出モジュール(第1の磁気検出モジュール)
22A,22B 磁気検出モジュール(第2の磁気検出モジュール)
23 第1端
24 第2端
25A,25B,75A,75B センサ出力端(接続部)
33,34 磁気シールド
Vdd 第1の電位源
GND 第2の電位源
CX 内側円(第1の同心円)
CY 外側円(第2の同心円)
r1,r2 半径
Claims (5)
- 複数の第1の磁気検出素子が直列に接続された第1の磁気検出モジュールと、複数の第2の磁気検出素子が直列に接続された第2の磁気検出モジュールとを有し、前記第1の磁気検出モジュールと前記第2の磁気検出モジュールが直列に接続され、直列の中点から検知出力を得る磁気検出装置において、
前記第1の磁気検出素子および前記第2の磁気検出素子は、同じ膜構成で同じ形状、大きさを有し、偶感数出力である多層膜GMR素子であり、
前記第1の磁気検出モジュールと前記第2の磁気検出モジュールとで、前記複数の多層膜GMR素子が同心円状に配置されて、円の中心に磁界発生源となる被測定電流路が設けられており、
前記第1の磁気検出モジュールが備える複数の第1の磁気検出素子および前記第2の磁気検出モジュールが備える複数の第2の磁気検出素子のそれぞれが、前記円の中心を通る一本の線で分割される2つの半円領域で分けられて、
前記第1の磁気検出モジュールでは、第1群の複数の前記第1の磁気検出素子と、第2群の複数の前記第1の磁気検出素子とが互いに異なる前記半円領域に配置され、前記第2の磁気検出モジュールでは、第1群の複数の前記第2の磁気検出素子と、第2群の複数の前記第2の磁気検出素子とが互いに異なる前記半円領域に配置されており、
前記半円領域の一方で直列に接続される前記第1群の複数の前記第1の磁気検出素子と、前記半円領域の他方で直列に接続される前記第1群の複数の前記第2の磁気検出素子とが直列に接続されて第1の直列回路が形成され、
前記半円領域の他方で直列に接続される第2群の複数の前記第1の磁気検出素子と、前記半円領域の一方で直列に接続される第1群の複数の前記第2の磁気検出素子とが直列に接続されて第2の直列回路が形成され、
前記第1の直列回路と前記第2の直列回路に同じ電圧が印加され、
前記第1の直列回路での前記第1の磁気検出素子と前記第2の磁気検出素子との中点出力と、前記第2の直列回路での前記第2の磁気検出素子と前記第2の磁気検出素子との中点出力との差動出力が検知出力となり、
前記第1の磁気検出素子と、前記第2の磁気検出素子とで、前記磁界発生源からの磁界に対する検出感度が相違することを特徴とする磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出モジュールの円の半径と、前記第2の磁気検出モジュールの円の半径と、が相違している請求項1に記載の磁気検出装置。
- 前記第1の磁気検出モジュールの円と、前記第2の磁気検出モジュールの円と、の間に磁気シールドが設けられている請求項1に記載の磁気検出装置。
- 前記第1の磁気検出モジュールでは、前記第1の磁気検出素子の膜面が円の接線方向に向けられ、前記第2の磁気検出モジュールでは、前記第2の磁気検出素子の膜厚方向が円の接線方向に向けられている請求項1に記載の磁気検出装置。
- それぞれの前記多層膜GMR素子は、最外層に位置している一方の強磁性層または両方の強磁性層に反強磁性層が接して設けられている請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気検出装置。
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