JP6773726B2 - 磁界センサー - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年７月５日出願の「磁界センサー（ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＦＩＥＬＤ ＳＥＮＳＯＲ）」と題された米国仮出願第６２／５２８，８７２号の優先権を主張し、同出願の全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、概してエレクトロニクスに関する。具体的には、本発明は、磁界センサーに関する。

本明細書中に記載される種類の磁界方向検出器を用いて、磁界方向を２つまたはいくつかのセクターのうち１つに分解することができる。このようにすることは、対象物の回転運動を追跡するための磁石を用いた角度位置センサーからの曖昧性を分解する際に有用であり得る。このような対象物としては、例えば、ステアリングホイール、カムシャフト、クランクシャフト、車輪／タイヤ、ハブ、回転子等が挙げられ得る。回転情報は、アンチロック制動システム、牽引制御、エンジンカムシャフト制御、点火および／または燃料噴射タイミング等のために使用することができる。

磁界センサーは磁界を感知することができる。差動磁界センサーを用いて電流を感知することができる。例えば、２つの磁気的に敏感な要素は、それらが均一磁界に対して同じ出力信号を生成し、勾配磁界に対して差動出力を生成するような方法で配置することができる。

米国特許出願第１３／６５５，０５９号

特許請求の範囲に記載された技術革新には、いくつかの特徴があり、そのうちの１つだけがその望ましい属性を単独で担うものではない。特許請求の範囲を限定することなく、本開示のいくつかの顕著な特徴をここで簡単に説明する。

一態様では、磁界センサーが開示される。磁気センサーは、ハーフブリッジとして配置された第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素を含むことができる。磁界センサーはまた、第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素に隣接する２つ以上の導体を含むことができる。２つ以上の導体は、バイアス電流および補償電流を搬送するように構成され、それにより、バイアス電流および補償電流は、第１の磁気抵抗要素に隣接して同じ方向に流れ、一方、バイアス電流および補償電流は、第２の磁気抵抗要素に隣接して反対方向に流れる。

いくつかの実施形態では、磁気センサーは、磁界を感知するように構成される。いくつかの実施形態では、磁気センサーは、差動磁界を感知するように構成される。

いくつかの実施形態では、２つ以上の導体は、バイアス電流を搬送するように構成された第１の導体と、補償電流を搬送するように構成された第２の導体とを含む。いくつかの実施形態では、第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素は、磁気抵抗層に含まれ、第１および第２の導体は、磁気抵抗層の対向する側部に配置される。

いくつかの実施形態では、第１の磁気抵抗要素は、磁界センサーの２つの側部に一対の離間したサブ磁気抵抗要素を含む。

いくつかの実施形態では、磁界センサーは、第２のハーフブリッジとして配置された第３の磁気抵抗要素および第４の磁気抵抗要素と、第２のハーフブリッジ補償電流を搬送するように構成された第２のハーフブリッジ補償導体とをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、磁界センサーはまた、第３のハーフブリッジとして配置された第５の磁気抵抗要素および第６の磁気抵抗要素と、第３のハーフブリッジ補償電流を搬送するように構成された第３のハーフブリッジ補償導体とをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、磁界センサーは、第３のハーフブリッジが較正されている間に、ハーフブリッジおよび第２のハーフブリッジからの出力で磁界を感知するように構成される。いくつかの実施形態では、２つ以上の導体は、バイアス電流を搬送するように構成された第１の導体と、補償電流を搬送するように構成された第２の導体とを含む。第１の導体および第２のハーフブリッジ補償導体は、バイアス電流および第２のハーフブリッジ補償電流が第３の磁気抵抗要素に隣接して同じ方向に流れ、一方、バイアス電流および第２のハーフブリッジ補償電流が第４の磁気抵抗要素に隣接して反対方向に流れるように構成される。第１の導体および第３のハーフブリッジ補償導体は、バイアス電流および第３のハーフブリッジ補償電流が第５の磁気抵抗要素に隣接して同じ方向に流れ、一方、バイアス電流および第３のハーフブリッジ補償電流が第６の磁気抵抗要素に隣接して反対方向に流れるように構成される。

いくつかの実施形態では、２つ以上の導体は、バイアス電流および補償電流の第１の組み合わせを含む第１の組み合わされた電流を搬送するように構成され、そこでバイアス電流および補償電流は同じ方向に流れる、第１の導体と、バイアス電流および補償電流の第２の組み合わせを含む第２の組み合わされた電流を搬送するように構成され、そこでバイアス電流および補償電流は反対方向に流れる、第２の導体と、を含むことができる。

いくつかの実施形態では、２つ以上の導体は、バイアス電流および補償電流の両方が第１の磁気抵抗要素の長手方向に沿って流れるように配置される。

いくつかの実施形態では、磁界センサーはまた、第３の磁気抵抗要素および第４の磁気抵抗要素を含むことができる。第１、第２、第３、および第４の磁気抵抗要素は、フルブリッジとして配置される。

いくつかの実施形態では、補償電流は、ハーフブリッジの出力のオフセットをほぼゼロにするように構成される。いくつかの実施形態では、第１の磁気抵抗要素は、異方性磁気抵抗要素である。いくつかの実施形態では、補償電流は、ハーフブリッジの出力に基づく。

本開示の別の態様は、磁界感知システムである。磁界感知システムは磁界センサーを含むことができる。磁界センサーは、ハーフブリッジとして配置された第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素を含む。磁界センサーは、２つ以上の導体をさらに含み、２つ以上の導体は、バイアス電流および補償電流を搬送するように構成され、それにより、バイアス電流および補償電流は、第１の磁気抵抗要素に隣接して同じ方向に流れ、一方、バイアス電流および補償電流は、第２の磁気抵抗要素に隣接して反対方向に流れる。磁界感知システムはまた、バイアス電流が動作中に極性を反転するように、バイアス電流を生成するように構成されたバイアス電流生成回路を含むことができる。磁界感知システムはまた、補償電流を生成するように構成された補償電流生成回路を含むことができる。

磁界感知システムのいくつかの実施形態では、補償電流生成回路は、バイアス電流が極性を反転する時間に対応する時間に補償回路の極性を反転するように構成される。

いくつかの実施形態では、磁界感知システムはまた、バイアス電流と補償回路とを組み合わせて、組み合わされた電流を生成し、かつ組み合わされた電流を磁界センサーに提供する、組み合せ回路を含むこともできる。

本開示の別の態様は、磁界を検出する方法を開示する。本方法は、第１の磁気抵抗要素が、第２の磁気抵抗要素に対して反対の磁界感度を有するように、１つ以上のバイアス電流でハーフブリッジの第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素をバイアスすることを含む。本方法はまた、線形化のためのハーフブリッジの磁界補償を行うために補償電流を印加することを含む。本方法はまた、バイアスおよび印加に関連付けて、ハーフブリッジを使用して磁界を検出することを含む。

本開示を要約する目的で、本発明の特定の態様、利点、および新規な特徴が本明細書に記載されている。必ずしもそのような利点の全てが任意の特定の実施形態に従って達成され得るとは限らないことを理解されたい。このため、本発明は、本明細書で教示または示唆され得るような他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような１つの利点または利点群を達成または最適化する様態で具体化または実行されてもよい。

本開示の実施形態について、添付図面を参照して、ひとえに非限定的例示目的のために説明する。

磁界方向検出器の実施形態の模式図である。 図１に示す検出器の等価回路である。 図１の線Ａ−Ａ’に沿った断面である。 方向を測定すべき磁界に対する、各磁気抵抗器における摂動磁界のベクトル付加を示すベクトルの図である。 磁界と、磁気抵抗器内における電流流れ方向との間の方向を測定するための基準フレームを示す図である。 電流流れ方向に対する測定された磁界の方向の関数としての抵抗変動を示すグラフである。 磁界方向検出器のさらなる実施形態の平面図である。 一実施形態を構成する四分円検出器のための摂動生成器として機能する導体の平面図である。 図８の摂動生成器の平面図であり、磁気抵抗器の位置と、図式的に重畳された相互接続とを示す。 図９の磁気抵抗器における磁界の摂動方向を示す模式図である。 各四分円について、２つの方向検出器の出力から磁界が発生する図である。 さらなる実施形態の断面図であり、磁束摂動の相対的方向を示す。 磁石角度方向検出器内の磁気抵抗センサーにおける方向的不確実性を示す図である。 異方性磁気抵抗ブリッジ磁石角度センサーの模式図である。 ２ブリッジ磁石角度位置センサーの模式図である。 ２ブリッジ磁石角度位置センサーの各ブリッジ上における出力電圧対角度を示すグラフである。 信号処理実行後の限られた角度範囲に対する２ブリッジ磁石角度センサーの単調出力を示すグラフである。 摂動生成器のさらなる構成の模式的平面図である。 単一の磁気抵抗器を用いた磁界方向検出器の実施形態の回路図である。 磁界センサーの実施形態の模式図である。 差動磁界センサーの実施形態の模式図である。 一実施形態による磁界センサーの断面図である。 製造段階における図２２の磁気センサーのバイアス用導体を示す。 バイアス用導体の上に形成された磁気抵抗要素を示す。 バイアス用導体の上に形成された磁気抵抗要素を接続するメタライゼーション層を示す。 バイアス用導体、磁気抵抗要素、およびメタライゼーション層の一部の上に形成された補償導体を示す。 一実施形態による差動磁界センサーの模式図である。 別の実施形態による差動磁界センサーの模式図である。 一実施形態による３つのハーフブリッジと３つの出力を有する差動磁界センサーの模式図である。 図２９の差動磁気センサーの外的磁界を表す電流を垂直軸に、かつ時間を水平軸に示すグラフであり、正弦曲線を有する。 差動磁気センサーの第１のバイアス用導体における第１のバイアス電流を垂直軸に、かつ時間を水平軸に示すグラフである。 差動磁気センサーの第２のバイアス用導体における第１のバイアス電流を垂直軸に、かつ時間を水平軸に示すグラフである。 差動磁気センサーの第３のバイアス用導体における第１のバイアス電流を垂直軸に、かつ時間を水平軸に示すグラフである。 図２９の差動磁界センサーの時間経過に伴う第１の出力および第２の出力における電流の差を示すグラフである。 図２９の差動磁界センサーの時間経過に伴う第２の出力および第３の出力における電流の差を示すグラフである。 図２９の差動磁界センサーの時間経過に伴う第３の出力および第１の出力における電流の差を示すグラフである。 図２９の差動磁界センサーにおける較正のタイミングを示すタイミング図である。 図２９の差動磁界センサーにおける較正に使用される信号を示すタイミング図である。 図２９の磁界センサーを含む感知システムの出力電圧を示す。 一実施形態による組み合わされたバイアス用および補償導体を含む差動磁界センサーの模式図である。 一実施形態による磁界感知システムの模式図である。 別の実施形態による磁界感知システムの模式図である。 一実施形態による電流測定システムを示す。

新規なシステム、装置、および方法の様々な態様を、以下において添付図面を参照しながらより十全に説明する。しかしながら、本開示の態様は、多数の異なる形態で具現化され得、本開示を通じて提示するいずれかの特定の構造または機能に限定されるとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が網羅的かつ完全になるように、かつ本開示の範囲を当業者に十全に伝えるように、提供されるものである。本明細書中の教示に基づき、当業者は、本開示の範囲は、独立して実装されるかまたは任意の他の態様と組み合わされるかにかかわらず、本明細書に開示する新規なシステム、装置、および方法の任意の態様をカバーすることを意図すると理解すべきである。例えば、本明細書に記載の任意の数の態様を使用して、装置を実装することができ、方法を実施することができる。加えて、範囲は、本明細書に記載の様々な態様に加えて、もしくはそれら以外の、他の構造、機能、または構造および機能を使用して実施される装置または方法を包含することを意図する。本明細書に開示するいずれの態様も、請求項の１つ以上の要素により具現化され得ることが理解されるべきである。

本明細書では特定の態様について説明するものの、これらの態様の多数の変形例および並び替えは本開示の範囲に属する。好ましい態様のいくつかの恩恵および利点が言及されるものの、本開示の範囲は、特定の恩恵、使用、または目的に限定されることを意図しない。むしろ、本開示の態様は、様々なシステムおよび技術に広く適用可能であることを意図するものであり、そのうちのいくつかは、図において、および好ましい態様に関する以下の説明において、例により示される。詳細な説明および図面は、限定的であるよりもむしろ本開示の単なる例示であり、本開示の範囲は、添付の請求項およびそれらの等価物により定義される。

本明細書では、図面が参照され、図面では、類似の参照番号は、同一または機能的に同様の要素を指すことがある。図に示す要素は必ずしも縮尺一定に描かれていないことが理解されるであろう。その上、特定の実施形態は、図面に示すよりも多くの要素および／または図面に示す要素の下位集合を含み得ることが理解されるであろう。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の好適な組み合わせを組み込み得る。

図１は、磁界方向検出器の第１の実施形態の平面図である。磁界方向検出器１０は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４をそれぞれ有する、第１〜第４の磁気抵抗器１２、１４、１６および１８を含む。第１の磁気抵抗器１２および第２の磁気抵抗器１４は、第１の基準ノード２０と第２の基準ノード２２との間に直列接続される。便宜上、第１の基準ノード２０は、使用時において第１の基準電圧Ｖｒｅｆ＋を受信するように接続され得、第２の基準ノードは第２の基準Ｖｒｅｆ−を受信し得る。これらの電圧は、有利なことに、安定した電圧基準によって得ることが可能である。基準電圧Ｖｒｅｆ＋およびＶｒｅｆ−が良好に制御された状況下においては、方向検出器は、第１の磁気抵抗器１２および第２の磁気抵抗器１４のうち１つだけを持てばよい。しかし、電圧変動および検出器温度ドリフトに対する電磁波耐性を高くするためおよび感度向上のためには、第３の抵抗１６および第４の抵抗１８を提供して、図２に示すようになブリッジ構成を形成すると有利である。

図２を参照して、第１の磁気抵抗器１２の第１の端部を第１の基準ノード２０へ接続し、第２の端部を第１の出力ノード３０および第２の磁気抵抗器１４の第１の端部へ接続することにより、ブリッジが形成される。第２の磁気抵抗器１４の第２の端部を、第２の電圧基準ノード２２へと接続する。

同様に、第４の抵抗１８の第１の端部を第１の基準ノード２０へ接続する。第４の抵抗の第２の端部を、第２の出力ノード３２と、第３の磁気抵抗器１６の第１の端部とへ接続する。第３の磁気抵抗器１６の第２の端部を、第２の基準ノード２２へ接続する。

使用時において、第１の出力ノードおよび第２の出力ノードにおける出力電圧を相互に比較することで、矢印４０（図１）で示される第１の方向、または第１の方向４０と反対方向の第２の方向４２にある成分を磁界が有するかを決定することができる。よって、センサーは、検出軸４４に対する磁界方向に応答し、検出軸の第１の側部または第２の側部からの界の成分を磁界が有するかを決定する機能を行う。この比較は、比較器または差動増幅器３４によって行われ得る。

第１の磁気抵抗器１２〜第４の磁気抵抗器１８は、第２の面からオフセットした第１の面内に配置される。第２の面は、磁気抵抗器における磁界へ摂動付与する摂動生成器を搬送する。摂動生成器は、永久磁界を生成するために磁化材料であり得る。しかし、集積回路の文脈においては、導体中に流れている電流を摂動生成に用いるとより便利である場合が多い。この場合、摂動の大きさおよび方向を駆動回路によって変更できるため、有利である。このようにすると、磁界方向検出器の感度を決定する場合または信号処理を向上させるステップを行う場合（例えば、出力端子３０および３２へ接続された増幅器または比較器中において発生しているオフセットを測定および／または補償するオートゼロイング機能を行う場合）において有用である。

図３は、図１の線Ａ−Ａ’に沿った断面図であり、第１の磁気抵抗器１２および第２の磁気抵抗器１４と、導体素子によって形成された摂動生成器５０とを含む。導体素子は、基板（例えば、シリコン基板５２）または絶縁体層（例えば、シリコン基板上のポリアミド）上に形成される。導体素子そのものは、絶縁体５４（例えば、ポリアミド）によって包囲される、および絶縁体５４（例えば、ポリアミド）中に埋設される。磁界方向検出器の製造時において、絶縁体５４は、平面５６を形成するように平坦化される。平面５６上に、磁気抵抗器１２および１４が被覆される。その後、これらの抵抗を保護層５８中に封入することで、環境的ダメージから抵抗を保護する。

これらのステップは、デバイス製造分野の当業者にとって公知であるため、ここでは詳述を控える。図３に示すように配置された磁気抵抗器は、摂動生成器５０の導体中に流れる電流に起因して発生する磁束を受けることが理解される。

図１に戻って、摂動生成器５０は折り畳み経路を有し、これにより、第１の磁気抵抗器１２の下側に流れている電流が第１の方向（例えば、図１に示すように上方に延びて、図３のページの面内へと延びるもの）を有する場合、第２の磁気抵抗器１４の下側に流れている電流は、反対方向（図１のページを下方に延び、図３の面から出て行くもの）に流れることが理解される。よって、摂動生成器５０が電流を搬送している場合、磁界への異なる摂動付与が第１の磁気抵抗器１２および第２の磁気抵抗器１４において発生する。

全く同一の効果が、第３の抵抗１６および第４の抵抗１８においても発生する。

図４は、ベクトル「Ｈ」によって示す強度および方向を有する外的磁界への摂動ベクトル付加の模式図である。各磁気抵抗器における摂動を、ベクトルＨ_ｐによって示す。各場合において、図示のＨ_ｐの大きさは、各磁気抵抗器におけるものと同じであるが、第１の磁気抵抗器および第３の磁気抵抗器の方向は、第２の磁気抵抗器および第４の磁気抵抗器の方向と反対方向である。

各抵抗１２、１４、１６および１８について、得られたベクトル合計を「Ｍ」で示し、第１の抵抗１２の得られた磁界Ｍ_１の方向が、第１の角度θ_１だけ変化したことが分かり、第２の磁気抵抗器１４の第２の角度θ_２だけ変化した得られた磁界Ｍ_２と異なる。また、ベクトル合計Ｍ_１およびＭ_２の大きさも異なり得る。

磁界方向および強度の変化は、第１〜第４の磁気抵抗器１２、１４、１６および１８の抵抗Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ影響を与え、各ベクトル合計は、Ｈに対して各角度θ_１〜θ_４だけ回転される。

図５に示す基準フレームは、細長かつ直線状の磁気抵抗器６０中の電流流れ方向と、周囲磁界Ｈから発生した磁気抵抗器磁化ベクトルＭとの間の角度φを規定し、図６に示すグラフは、磁気抵抗器のバルク抵抗ρがφと共に変化する様子を示す。磁界Ｈが充分に大きい場合、磁化ベクトルＭはＨと整列することが当業者に公知である。これは、角度界センサーにおいて用いられる動作モードである。

特筆すべき特徴として、ρ（ｒｈｏ）は±９０°において最小となり、その応答は±９０°周囲において対称となる点がある。この効果を用いれば、後述するように反対方向の電流流れ方向を有する磁気抵抗要素から磁気抵抗センサーを形成することにより、磁気抵抗器の有効長さを増加させ、よって感度を増加させることが可能になる。

図４および図６の比較から、第１の磁気抵抗器１２の抵抗Ｒ１は、第２の磁気抵抗器１４の抵抗Ｒ２と異なる範囲で変化することが明らかである。図４に示す例において、磁界が全くない場合はＲ１＝Ｒ２が仮定されると、Ｍ_２はＭ_１よりも高い角度ρ（ｒｈｏ）にあるため、Ｒ２＜Ｒ１となる。同様に、Ｒ４＜Ｒ３である。よって、これらの抵抗が図２に示すようなブリッジ構成にある場合において、磁界が第１の方向４０にある成分を有する場合はＶｏｕｔ_２＞Ｖｏｕｔ_１ である一方、磁界が第２の方向４２にある成分を有する場合、Ｖｏｕｔ_２ ＜Ｖｏｕｔ_１ である。

「幅」に比べて「長さ」が大きい抵抗を用いることにより、磁気抵抗応答の強度を増加することができる。これは、磁気抵抗器を形成する材料中に曲折または蛇行パターンを形成するかまたは磁気抵抗材料のいくつかの直列接続ストライプまたは要素からなる各磁気抵抗器を形成することにより、達成することができる。これらの磁気抵抗材料製ストライプまたは要素は、相互に平行に堆積され得る。

図７は、磁界方向検出器を簡潔に示す。この磁界方向検出器において、各磁気抵抗器は、複数の相互接続された磁気抵抗要素を含む。図７を図１と比較すると、第１の磁気抵抗器１２は、２つの磁気抵抗要素１２−１および１２−２を含む。これら２つの磁気抵抗要素１２−１および１２−２は、金属連結部７１によって接続される。金属連結部７１は、磁気抵抗材料上に形成してもよいし、あるいは、摂動生成器５０の導体および磁気抵抗要素の間の層中に形成してもよいし、あるいは、磁気抵抗材料の一部としてもよい。

その他の磁気抵抗器は、磁気抵抗要素１４−１、１４−２；１６−１、１６−２；１８−１および１８−２によって同様に形成される。

要素１２−１中の電流流れと比較した場合、磁気抵抗要素１２−２内の電流流れは反対方向に流れているが、９０°方向周囲における抵抗特性が対称になっているため、これら２つの要素の応答は同一である。各磁気抵抗器１２、１４、１６および１８は、複数の磁気抵抗要素から構成され得る（例えば、２、３、４、５個等の磁気抵抗要素）。抵抗、およびそれゆえに抵抗変化は、抵抗要素の数と共に変化する。

抵抗要素を直線状要素として図示しているが、これは直線状構成が最も簡単な構成でありまた最も一般的な構成であると考えられるからであり、本開示の全ての実施形態はこれに限定されない。方向検出器の空間的存在に対して外的磁界が実質的に直線状であることが考えられる場合でも、両者を形成する磁気抵抗器および磁気抵抗要素は、他のジオメトリ（例えば、弓形またはジグザグ）をとり得る。これにより、他の成分を含むダイ上への磁界方向検出器のパッキングが向上し得る。

以下に説明するように、２つの磁界方向検出器を用いて、四分円検出器を形成することができる。

図８は、共有摂動生成器の経路を示す。共有摂動生成器は、単一の導体摂動生成器５０を含む。単一の導体摂動生成器５０は、磁石摂動を第１の方向検出器１００および第２の方向検出器１０４内に発生させる。第１の方向検出器１００は、検出軸を矢印１０２の方向に沿って有し、第２の方向検出器１０４は、検出軸を矢印１０６の方向に沿って有する。よって、界摂動の大きさおよび方向を、双方の磁界方向検出器内において同時に制御することができる。図９は図８と類似の図であるが、各方向検出器１００および１０４中の第１〜第４の磁気抵抗器の位置を模式的に示す（磁気抵抗器は、図７について述べたような複数の磁気抵抗要素から構成され得る）。

比較器（図示せず）は、第１の方向検出器１００の第１の出力および第２の出力へ接続されて、Ｖ_１１をＶ_１２と比較し得る。同様に、第２のブリッジ１０４の出力へ接続された比較器は、Ｖ_２１をＶ_２２と比較し得る。

図１０は、摂動生成器５０の導体が図示のように励起され、図９の磁気抵抗器の下側に埋設された場合における、磁界を摂動する方向を示す。

磁界が図１１に示すｘ−ｙ面において左から右へとまたは右から左へと移動するため、Ｖ_１１およびＶ_１２ならびにＶ_２１およびＶ_２２の相対的大きさをマッピングすることが可能となる。検出軸１０２および１０６は、図１０に示す方向に対応するように図示されている。

よって、磁界が左から右へと移動する場合、摂動による影響はＶ_１１＞Ｖ_１２となる。

第２の方向検出器は、図１１に示す座標系内において磁界が上方または下方に移動しているかを確認する。磁界が上方に移動している場合、Ｖ_２１＞Ｖ_２２である。

Ｖ_１１＞Ｖ_１２＝１、Ｖ_１１＜Ｖ_１２ ＝０；Ｖ_２１＞Ｖ_２２＝１およびＶ_２１＜Ｖ_２２＝０となるように比較器が配置されている場合、図１１にも示すように、磁界方向を２ビットワードとして表すことができる。

よって、本例において、０°から９０°の方向の発生元から発生する磁界は、１、１によって表される。例えば、９０°〜１８０°の方向において、磁界は１、０によって表される。Ｖ_１１およびＶ_１２への入力接続ならびにＶ_２１およびＶ_２２への入力接続を変更することおよび／または摂動生成器５０中に流れている電流の極性（図８、９および１０）を逆転することにより、比較器出力の符号を変更することができる。

４５°だけオフセットしている２つの四分円検出器を用いて、円のうち１／８を構成しているセクター内の磁界の方向を決定することができることが明らかである。改変例として、磁気抵抗器が形成される面に対して垂直な磁界方向に対して検出器が感度を持つようにしてもよい。このような配置を図１２に模式的に示す。

図１２に示すように、導体１５０は、基板１５２上に形成され、絶縁体１５４内に埋設される。（図１の磁気抵抗器１２および１４に対応する）第１の磁気抵抗器１６０および第２の磁気抵抗器１６２は、層１５４上に形成され、導体１５０のいずれかの側部から横方向にずれて配置される。

導体１５０中の電流流れからの磁束１５６の線（図１２の面内への従来の電流流れ方向）が図示される。摂動界は、磁気抵抗器１６０において上方成分を有し、磁気抵抗器１６２において下方成分を有する。これにより、磁気抵抗器を搬送する集積回路の面に対して垂直な方向における感知が可能となる。このような配置は、材料がＺ方向において肉薄である場合に発生する磁気抵抗器中の形状異方性と競合する必要があり得る。このような異方性に起因して、本実施形態の感度は、強い磁界の存在を必要としかつ／または磁気抵抗器をＺ方向においてさらに肉厚に形成するように限定され得る。

四分円検出器を用いて、異方性磁気抵抗を用いた磁石角度方向検出器からの出力を増加させることができる。このようなセンサーは、磁気抵抗器を形成する磁気抵抗材料ストライプから構成してもよいが、摂動生成器は持たない。回転検出器としてのＡＭＲ要素の限界（例えば、シャフトの角度回転を測定するために棒磁石をシャフト上に配置した場合）を理解するために、図１３を考える。図１３は、図６のデータを示すが、同一の抵抗率およびよって同一の抵抗を提供する磁気抵抗器の長手方向軸に対して４つの磁界方向Ｍがあることを例示する。

図１４中に模式的に示す種類のブリッジアレイ内に磁気抵抗器を配置した場合、このような角度曖昧性は変化しないままである。磁気抵抗要素は、４つのブロック内において相互に平行に配置されて、抵抗ブリッジを形成する。よって、領域１８０内に含まれる７つの磁気抵抗要素により、単一の磁気抵抗器が形成される。領域１８２、１８４および１８６により、他の磁気抵抗器が形成され、これら他の磁気抵抗器は、ブリッジ構成内に配置され、これにより、磁気抵抗器１８０および１８６が協働してブリッジのリムを形成し、磁気抵抗器１８２および１８４が協働して、ブリッジのその他のリムを形成する。

公知の角度位置センサーにおいて、図１５に示すように２つの磁気抵抗ブリッジ構成１９０および１９２を形成することが公知であり、１つのブリッジを他方のブリッジに対して４５°だけ回転させる。各ブリッジについて、出力信号Ｖｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ−ａ−Ｖｏｕｔ−ｂを形成することができる。図１６中、第１のブリッジ１９０および第２のブリッジ１９２における応答をＶｏｕｔ＿ｂｒｉｄｇｅ１およびＶｏｕｔ＿ｂｒｉｄｇｅ２としてそれぞれ示す。

これらのブリッジからの出力を組み合わせて、以下の式１のようにすることができる。
Output angle=0.5arctan2(Vout_bridge1, Vout_bridge2) 式１

出力を図１７に示す。この出力は、−９０°＜Ｘ＜９０° の範囲において単調である。Ｘは、第１のブリッジ１９０の感知軸に対する磁界方向を示す。よって、例えば−４５°〜＋１３５°においても曖昧性が存在する。しかし、本明細書中に記載のような四分円検出器を設けることにより、角度不確実性を分解することができ、明確な出力が得られる。

上述したように、四分円検出器の要素または四分円検出器を形成する個々の方向検出器は、直線状または線要素にしなくてもよい。同様に、検出器の個々の抵抗を隣接して配置する必要もないが、配置密度を高めるために基板上に分配してもよい。同様に、磁気摂動の形成に用いられる導体は、上記した経路を追随する必要はなく、例えば螺旋状経路として形成してもよい。

図１８に示す改変例の磁界検出器において、磁気抵抗器はそれぞれ、摂動生成器の各部分上に形成された複数の磁気抵抗要素から形成される。図１８を図１と比較すると、図１の第１の抵抗１２は、４つの磁気抵抗要素２００．１〜２００．４から構成される。磁気抵抗要素２００．１〜２００．４を相互に傾斜させることにより、ジグザグパターンをジグザグ摂動生成器上に形成する。その他の磁気抵抗器も、同様に形成される。

摂動導体は、永久に励起する必要はない。角度位置センサーは、角度位置の推定値を保持することが可能である必要があり、これにより、四分円検出器を充電するのに充分であるか、または、初期化および／または反復的確認目的のために方向検出器のみで充分となる。

図１９に示すさらなる実施形態の例において、磁気抵抗器数は単一の抵抗２１０まで低減されている。単一の抵抗２１０は、摂動生成器５０に隣接して配置される。摂動生成器５０は、制御可能な電流シンク２１４（または電流源）によって選択的に通電され得る。磁気抵抗器中の電流を図示のような電流シンク２２０によってまたは電流源によって制御することも可能である。抵抗２１０の感知または検出方向を横断する成分を有する磁界が存在する場合、摂動生成器を通電すると、抵抗２１０の抵抗は、磁界方向に応じて低減または増加する。その結果、ノード２２２における電圧が変化する。この変化が監視可能である場合、磁界方向を推定することができる。図１９は、ノード２２２における電圧の変化を監視することが可能な回路を示す。コンデンサ２２４は、第１の端子を有する。第１の端子は、オペアンプ２２６の非反転入力へ接続される。コンデンサの第２の端子は、ローカル接地または電源レール２２８へ接続される。電気的に制御されたスイッチ２３０（例えば、ＦＥＴによって形成されたもの）は、コンデンサ２２４の第１の端子をノード２２２へと接続するように設けられる。増幅器２２６の反転入力は、抵抗によってノード２２２へ接続され、抵抗２３４によって増幅器２２６の出力へも接続される。これらの抵抗は、増幅器２２６の利得を規定する機能を果たす。

スイッチ２３０が閉鎖されると、コンデンサは、ノード２２２の電圧へ給電し得る。このとき、摂動生成器５０中に電流が流れないように、電流シンク２１４を通電解除することができる。磁界方向を確認することが望まれる場合、ノード２２２にある電圧をコンデンサ２２４上で保持するように、スイッチ２３０を開く。その後、摂動生成器を通電すると、抵抗２１０の抵抗が変化し、よってノード２２２にある電圧も変化する。この新規電圧は反転入力へと提供されて、増幅器２２６によって直前の値と比較され、増幅器出力の符号は、磁界方向を示す。増幅器２２６の代わりに比較器および抵抗２３２および２３４を用いてもよく、増幅器２２６の代わりに、ノード２２２へ直接接続された比較器の反転入力を用いてもよい。

方向検出器は、角度位置センサーを含む集積回路内への集積に適しており、状況によっては、同一のＡＭＲブリッジを用いて、角度方向検出器および方向検出器（すなわち、本開示の半球または四分円検出器）の一部を形成することができる。

外的磁界の方向不確実性を解決することを可能にする磁気抵抗センサーおよび導体または摂動生成器を含む磁界検出のための装置および方法が、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＦＩＥＬＤ ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ ＤＥＴＥＣＴＯＲ」と題された米国出願第１３／６５５，０５９号（「’０５９出願」）に開示されており、同出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。’０５９出願に開示されるように、磁気抵抗センサーは、磁気抵抗センサーを含む層の下方または上方の分離層に付随的な摂動生成器を有し得、摂動生成器は、磁気抵抗センサーの異なるストライプの付近で異なる方向に電流を導通するように構成され得る。’０５９出願で開示されたように実装された摂動生成器は、導体により摂動付与される異なるストライプの出力値の比較に基づき、外的磁界の方向または角度のある四分円の決定を可能にする。また’０５９出願において述べられているように、摂動生成器を有する方向検出器は、ブリッジ構成で形成された磁気抵抗センサーにより実装され得る。このような例では、第１の検出軸を有する第１集合の磁気抵抗ストライプが一方向に設けられ、第２の検出軸を有する第２集合の磁気抵抗ストライプが別の方向に設けられ、第１の方向と第２の方向は、相互に略垂直であってもよい。第１集合の磁気抵抗ストライプと第２集合の磁気抵抗ストライプを、それぞれサインブリッジ抵抗器およびコサインブリッジ抵抗器と呼んでもよい。

異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサー、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）、トンネル磁気抵抗センサー（ＴＭＲ）、または任意の他の磁気抵抗（ＸＭＲ）センサー等の磁気センサーは、各々、磁界検出器を実装する際に異なる利点を提供する。異なる種類の磁気センサーを使用して実装された応用は、外的界の異なる角度範囲を感知し得ることがある。例えば、ＡＭＲセンサーブリッジからの出力は１８０度毎に繰り返され得るため、ブリッジ状に形成されたＡＭＲセンサーのいくつかの応用は、０〜１８０度の範囲の外的磁界の角度のみを決定し得る。特定の磁界検出器は、比較的広い磁気ウィンドウおよび比較的高い精度により、全３６０度の範囲の外的界角度の検出を可能にし得る。これは、センサーが、ＡＭＲセンサー等の特定の磁気抵抗センサーの利点の恩恵を受ける一方、それらのセンサーに伴う特定の欠点を克服することを可能にし得る。

ＡＭＲ四分円検出器は、ＡＭＲ角位置センサーを補い、その範囲を１８０度から全３６０度回転に拡大し得る。いくつかのＡＭＲ角度センサーは、外的界の角度に対応する位相が２倍に増大した出力信号を提供し、これにより、３６０度の磁界回転の場合、２周期（７２０度）の出力信号が提供される。よって、実際に測定された角度はα度か、またはα＋１８０度かを区別することが難題になり得る。

幾つかの応用は、この曖昧性を解決する能力の恩恵を受けることができる。’０５９出願に開示されている解決策は、２つの特別に設計されたＡＭＲブリッジ（ＡＭＲ四分円検出器）を追加することを伴う。これらのＡＭＲブリッジは、通常動作ではゼロの出力を有し得るが、摂動生成器またはバイアス用導体とも呼ばれ得る重ね合わせた「コイル」によりバイアスすると、四分円内の測定された磁界の方向を提供する。「コイル」は巻線以外の形状を有してもよく、一般に磁気抵抗要素に隣接することが理解されるであろう。このさらなる情報は、ＡＭＲ角度センサーと組み合わされると、全３６０度の動作範囲を提供する。四分円検出器は、角度ＡＭＲブリッジと実質的に同じプロセスに基づいてもよく、特定の実施形態では、ただ１つのさらなる金属層と共に実装されてもよい。それゆえ、単一ダイ内への集積が可能である。

’０５９出願の四分円検出器内の抵抗ストライプの角度を傾斜させることにより（本明細書の図９を参照されたい）、四分円検出器と角度検出器との両方を使用する必要性に訴えることなしに、特異点の曖昧性を回避することが可能である。抵抗ストライプの一実施形態では、３６０度の周期を有するサイン波出力が得られ得ることも示される。さらに、バイアス電流の極性を変更することにより、ブリッジのオフセット（およびそのドリフト）が、信号処理を通じて検出、低減、および／または除去され得る。さらに、印加される磁界の比較的広い界の大きさは、印加される磁界の角度方向に加えて、この配置により測定され得る。これは、顕著な機能的安全性の特徴の用途を有し得る。

異なる技術のセンサーを共通パッケージに含める様々な組み合わせと比較して、このソリューション案の１つの利点は、本明細書に開示する実施形態が１種類の磁気センサー（例えば、ＡＭＲセンサー）と同じプロセスを使用し得ることである。それゆえ、さらなる金属層により、同じダイへの集積が可能である。なお、磁気センサー（例えば、ＡＭＲ）がＡＳＩＣ上にモノリシックに集積される場合、パッケージ内のダイ数は、いくつかの他の手法における少なくとも３つと比較して、１にまで低下する。いくつかの実装では、バイアス電流は、四分円の情報が所望されないほとんどの時間、電力を節約するためにオフにされ、所与の間隔で、またはオンデマンドでのみオンにされてもよい。

本開示は、磁界および／または差動磁界を感知するように配置された磁界センサーを提供する。これらの磁界センサーの原理および利点は、非接触電流測定を生成するために適用することができる。

磁界センサーは、電流測定のために磁界および／または差動磁界を測定するための磁気抵抗感知要素を含むことができる。磁気抵抗センサーを使用するいくつかの以前の磁界および／または差動磁界測定の重大な欠点は、オフセット温度補償および／または長期オフセットドリフトなどのオフセットによる誤差である。そのようなオフセットは、場合によっては約１％〜２％の範囲の精度を制限する可能性がある。磁気抵抗センサーは比較的高い分解能（例えば、約１３０ｄＢのダイナミックレンジ）を有することができるので、残念なことである。

センサーのオフセットを減らすためのこれまでの取り組みの中には、反転原理を使用するものがあった。しかしながら、反転原理を使用するセンサーは、感度を反転するために比較的高い電流パルスを伴い、反転後に比較的弱い再現性を伴う。

本開示の態様は、磁気抵抗センサーのセンサーオフセットを低減および／または除去して、より広いダイナミックレンジを使用できるようにする磁界センサーに関する。磁界方向センサーおよび／または摂動生成器に関して上述した任意の適切な原理および利点は、本明細書で説明する磁界センサーおよび／または差動磁界センサーに関連して適用することができる。本明細書で論じられる磁界センサーは、磁力計の用途および／またはコンパスに使用することができる。本明細書で論じられる差動磁界センサーは、電流測定用途に使用することができる。本明細書で論じられる磁界センサーの他の用途には、とりわけ、ソーラーパネルにおける電流測定、直流／交流電力伝達用途、レーザ電力供給、およびバッテリ管理が含まれる。

図２０は、磁界センサー３００の実施形態の模式図である。磁界センサー３００は、それぞれ抵抗Ｒ１１〜Ｒ４１を有する第１〜第４の磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８を備える。磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８は、ホイートストンブリッジとして構成されている。磁界センサー３００は、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８の近くに２つ以上の導体を含むことができる。例えば、導体は、第１〜第４の磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８に隣接して位置付けすることができる。図２０に示すような２つの導体があるいくつかの実施形態では、第１の導体はバイアス電流を搬送するバイアス構造、かつ第２の導体は補償電流を搬送する補償構造とすることができる。図示のように、磁界センサーは、バイアス電流を搬送するように構成されたバイアス用導体３３２および補償電流を搬送するように構成された補償導体３４２を含む。特定の実施形態では、バイアス用導体３３２および補償導体３４２は、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８の対向する側部に層状に配置することができる。バイアス用導体３３２は、第１のバイアスノードＢ＋および第２のバイアスノードＢ−を有する。補償導体３４２は、第１の補償ノードＣ＋および第２の補償ノードＣ−を有する。

第１〜第４の磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８は、磁気抵抗（ｘＭＲ）要素である。例えば、第１〜第４の磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）要素とすることができる。そのようなＡＭＲ要素は、バーバーポールを有さない抵抗ストライプを含むことができる。

バイアス用導体３３２は、電流流れによるｘＭＲ抵抗長に垂直なバイアス磁界を生成するように配置されている。バイアス用導体３３２は、磁気抵抗要素３１４および３１８に対して磁気抵抗要素３１２および３１６は逆磁界感度を生成するように配置される。バイアス用導体３３２は、様々な方途により実装され得る。例えば、バイアス用導体３３２は、単一の、または複数の層の導電金属により実装され得る。より少ない層は低コストという利点がある。複数の層で相互に直列している導体は、同じ電流に複数の層を通過させて所与の電流量に対してより高い磁界を生成することができるため、省電力を提供し得る。例えば、これらの層は、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８の層の上方および／または下方にあってもよい。一例では、バイアス用導体３３２は、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８の上方の層および下方の層に実装される。別の例では、バイアス用導体３３２は、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８の上方の２層および下方の２層に実装される。他の変形も実装し得る。摂動磁界を提供する他の方途も利用可能である。例えば、電流を介して磁界を生成する代わりに、永久磁石が代替的に使用されてもよい。

補償導体３４２は、線形化のための磁界補償を提供することができる。補償導体３４２は、ホイートストンブリッジの出力をほぼゼロにする外的磁界とは反対の磁界を生成することができる。補償導体３４２内の電流は、外的磁界の測定値とすることができる。例えば、補償電流は、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８を含むホイートストンブリッジの出力に基づくことができる。バイアス用導体３３２と同様に、補償導体３４２は、単一の層または複数の層に実装することができる。

バイアス導体３３２および補償導体３４２の電流流れ方向は、磁界センサー３００において重要であり、適切な動作を保証することができる。図２０に示す実施形態では、バイアス用導体３３２は、第１の磁気抵抗要素３１２および第４の磁気抵抗要素３１８に隣接するバイアス用導体３３２の電流が、特定の時間枠の間、上方向３５０に流れ、第２の磁気抵抗要素３１４および第３の磁気抵抗要素３１６に隣接するバイアス用導体３３２の電流が、特定の時間枠の間、下方向３５２に流れるように、配置される。第１および第２の磁気抵抗要素３１２および３１４にそれぞれ隣接する補償導体３４２の電流は、下方向３５２に流れる。第３および第４の磁気抵抗要素３１６および３１８にそれぞれ隣接する補償導体３４２の電流は、上方向３５０に流れる。

したがって、図２０の図示された実施形態では、バイアス用導体３３２および補償導体３４２は、第２および第４の磁気抵抗要素３１４、３１８の近くで同じ方向に流れる電流を有し、第１および第３の磁気抵抗要素３１２、３１６の近くで反対方向に流れる電流を有する。言い換えれば、ホイートストンブリッジの第１および第４の磁気抵抗要素３１２および３１８によって規定される第１のハーフブリッジにおいて、バイアス導体３３２内の電流流れ方向は、第１の磁気抵抗要素３１２に隣接する補償導体３４２内の電流流れ方向と反対であり、バイアス導体３３２内の電流流れ方向は、第４の磁気抵抗要素３１８に隣接する補償導体３４２内の電流流れ方向と同じである。さらに、第２および第３の磁気抵抗要素３１４および３１６によって規定される第２のハーフブリッジにおいて、バイアス導体３３２内の電流流れ方向は、第３の磁気抵抗要素３１６に隣接する補償導体３４２内の電流流れ方向と反対であり、バイアス導体３３２内の電流流れ方向は、第２の磁気抵抗要素３１４に隣接する補償導体３４２内の電流流れ方向と同じである。

バイアス用導体３３２内の電流の方向は、一定の時間間隔で反転することができる。例えば、バイアス電流は、図３０Ｂに示すように挙動することができる。同様に、補償導体３４２内の補償電流の方向は、バイアス電流とほぼ同じ時間で反転することができる。補償電流は、ハーフブリッジおよび／またはフルブリッジの出力に基づくことができる。

図２０の実施形態は、Ｏｕｔ＋および／またはＯｕｔ−のオフセットをほぼゼロにすることを可能にする。例えば、図示されたバイアスは、磁気抵抗要素３１４および３１６の抵抗を減少させながら、外的磁界における磁気抵抗要素３１２および３１８の抵抗を増加させることができる。また、上述したように、補償導体３４２は、外的磁場と反対の磁界を生成することができる。このため、第１および第４の要素３１２および３１８における磁界は、ほぼゼロになることができる。

同じ効果が、第２および第３の磁気抵抗要素３１４および３１６を備える第２のハーフブリッジにおいても発生することができる。

磁界センサーは、磁界および／または差動磁界を検出するように構成されたセンサーを含む。差動磁界を検出するように構成された磁界センサーは、差動磁界センサーと呼ぶことができる。

図２１は、差動磁界センサー３６０の一実施形態を図示する。図２１の差動磁界センサー３６０は、差動磁界センサー３６０において、第１および第２の磁気抵抗要素３１２および３１４が第３および第４の磁気抵抗要素３１６および３１８から物理的に離れている（例えば、チップの２つの異なる部分に位置している）点を除いて、概して図２０に図示する磁界センサー３００と同様である。図示のように、第１および第２の磁気抵抗要素３１２および３１４は第１の区域３５４に配置され、第３および第４の磁気抵抗要素３１６および３１８は第２の区域３５６に配置される。この実施形態において、第１および第２の磁気抵抗要素３１２および３１４を有する第１の区域３５４と、第３および第４の磁気抵抗要素３１６および３１８を有する第２の区域３５６とに２つの同じ磁界を印加すると、第１の区域３５４および第２の区域３５６には、測定可能な磁界差はない。しかしながら、異なる磁界がある場合、出力信号に測定可能な変化が存在し得る。このメカニズムは、差動磁界測定において、任意の均一界を低減および／または除去するために使用することができる。したがって、生成された差動磁界は、このメカニズムがない測定よりも正確に測定することができる。

差動磁界センサー３６０における電流流れ方向は、図２０に示す磁界センサー３００の電流流れ方向とは異なる。しかしながら、バイアス用導体３３２および補償導体３４２における電流流れは、第２および第４の磁気抵抗要素３１４および３１８に隣接して同じ方向にあり、第１および第３の磁気抵抗要素３１２および３１６に隣接して反対方向にある。

図２２は、磁界センサーの断面図である。図２３〜２６は、製造の様々な段階における磁界センサーの異なる層を示す模式平面図である。図２２に示す磁界センサーは、半導体基板３６２上の、分離層３６４、バイアス導体３３２、２つのパッシベーション層３６６および３７０、磁気抵抗要素３１２、メタライゼーション層３６８、および補償導体３４２を含む。いくつかの実施形態では、バイアス導体３３２と補償導体３４２との間に磁気抵抗要素３１２を有することが有益であり得る。そのような配置は、磁気抵抗要素３１２に最大磁界を提供することができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、異なる層構成を作成することができる。例えば、バイアス導体３３２および補償導体３４２は、磁気抵抗要素３１２の同一平面上に位置することができ、および／または磁気抵抗要素３１２の１つの側部に一緒に積み重ねることができる。また、異なる形状の導体３３２および／または３４２を、異なる磁界方向を生成するように配置することができることを理解されたい。

磁界センサーの製造方法の一例を、図２３〜図２６を参照して説明する。この方法は、半導体基板（例えば、シリコン基板）および／または半導体基板の上のアイソレータ上に磁界センサーを形成することができる。図２３に示すように、バイアス用導体３３２を形成することができる。その後、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８を、図２４に示すように、バイアス用導体３３２の上に形成することができる。図２２に示すように、バイアス用導体３３２と磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８との間にパッシベーション層３６４を配置することができる。相互配線、例えば金属化層３６８、は、図２５に示すように、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８を電気的に接続するように形成することができる。補償導体３４２は、図２６に示すように、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８の上に形成することができる。図２２は、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８と補償導体３４２との間にパッシベーション層３７０を配置することができることを示している。

図２７および図２８は、差動磁界センサーの異なる実施形態を示す。これらの実施形態では、ホイートストンブリッジの各磁気抵抗要素は、差動磁界センサーの異なる側部にある２つの分離された磁気抵抗部分によって実装される。図２７および図２８の差動磁界センサーはそれぞれ、差動センサーの異なる側部にフルブリッジの各磁気抵抗要素のサブ磁気抵抗要素を含む。サブ磁気抵抗要素３１２Ａ、３１４Ａ、３１６Ａ、および３１８Ａは、センサーの第１の部分にあり、サブ磁気抵抗要素３１２Ｂ、３１４Ｂ、３１６Ｂ、および３１８Ｂは、第１の部分から離間したセンサーの第２の部分にある。差動磁界センサーの別個の部分に２対のサブ磁気抵抗要素を有することにより、ハーフブリッジの各磁気抵抗要素は、差動磁気センサーの対向する側部で整合させることができる。基板の異なる部品は、異なる温度を有することができる。基板上の望ましくない温度勾配は、代替的にまたは付加的に、外部メカニズムによって生成され得る。図２７および図２８の差動磁界センサーは、温度ドリフトにの点から磁気抵抗感知要素の整合を改善することができる。

磁界センサーは、バイアス電流が印加されたときにだけ出力信号を生成し、感度方向は印加された電流方向に依存するので、オフセット補償を実現することができる。いくつかの用途では、別の信号経路が較正されている間に、１つの信号経路が動作することが有益であり得る。図２９に示すような３つの出力を有するセンサーアーキテクチャは、このような特徴を実現する。例えば、第３の出力がほぼゼロに較正され、かつ第２の出力と同じ感度を有する間に、センサーの第１の出力および第２の出力が、差動磁界を感知するために使用することができる。異なるバイアス導体を通る電流は、センサーのそのような動作を制御することができる。

図２９には、３つの出力Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、およびＯｕｔ３を備えた３つのハーフブリッジを有する差動磁界センサーが示されている。この差動磁界センサーは、３つのハーフブリッジと、第１〜第３のバイアス用導体４３２、４３５、４３８と、補償導体４４２とを含む。３つのハーフブリッジは、第１〜第３のハーフブリッジを備える。第１のハーフブリッジは磁気抵抗要素４１６および４１８を備え、第２のハーフブリッジは磁気抵抗要素４１４および４２０を備え、第３のハーフブリッジは磁気抵抗要素４１２および４２２を備える。図２９を参照して、差動磁界センサーは説明されるが、この実施形態の原理および利点は、非差動磁界を感知する他の磁界センサーに適用することができる。

いくつかの実施形態では、磁気抵抗要素４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、および４２２のそれぞれの内部磁化が一定の間隔で周期的にに反転されるとき、外的磁界の単一成分の差動測定を行うことができる。このため、バイアス電流を正と負の間で反転させることにより、オフセットを低減および／または除去することができる。反転が差動磁界センサー内で起こるとき、典型的には較正のための時間遅れがあり、そのような較正中に測定が中断し得る。しかしながら、３つ以上のハーフブリッジを使用することにより、連続的な測定が達成され得る。例えば、図２９を参照して、第１の出力Ｏｕｔ１と第２の出力Ｏｕｔ２との間の電流を測定し、第１の出力Ｏｕｔ１に対して一方向に流れ、かつ第２の出力Ｏｕｔ２に対して反対方向に流れるバイアス電流を生成するとき、第３の出力Ｏｕｔ３は、第１の出力Ｏｕｔ１に対するバイアス電流と同じ方向のバイアス電流を有し得る。この場合、第１の出力Ｏｕｔ１と第３の出力Ｏｕｔ３との間にはオフセットがあり、第１の出力Ｏｕｔ１と第２の出力Ｏｕｔ２との間にはほぼゼロのオフセットが存在し得る。次いで、第３の出力Ｏｕｔ３のバイアス電流を反転させることができ、第２の出力Ｏｕｔ２が較正されている間、第１の出力Ｏｕｔ１と第３の出力Ｏｕｔ３との間で電流を測定することができる。このため、バイアス電流がバイアス用導体４３２、４３５、および４３８のうちの１つで反転されている間でさえも、連続測定を行うことができる。図３０Ａ〜図３２Ｃは、このシーケンスをどのように実施することができるかについてのより詳細を提供する。

図３０Ａ〜図３０Ｄは、図２９の差動磁気センサーの動作に対応するグラフを示す。図３０Ａは、外的磁界を表す電流の電流強度を垂直軸上に、かつ時間を水平軸上に示すグラフであり、正弦曲線を有する。図３０Ｂは、第１のバイアス用導体４３２の第１のバイアス電流を垂直軸上に、かつ水時間を平軸上に示すグラフである。図３０Ｃは、第１のバイアス用導体４３５の第２のバイアス電流を垂直軸上に、かつ水時間を平軸上に示すグラフである。図３０Ｄは、第１のバイアス用導体４３８の第３のバイアス電流を垂直軸上に、かつ水時間を平軸上に示すグラフである。図３０Ａ〜３０Ｄの水平軸の時間は同じ時間枠を共有する。

図３１Ａ〜３１Ｃは、図２９の差動磁界センサーの様々な出力間の電流の差を同じ時間枠にわたって示すグラフである。図３１Ａは、時間経過に伴う第１の出力Ｏｕｔ１および第２の出力Ｏｕｔ２における電流の差を示す。図３１Ｂは、時間経過に伴う第２の出力Ｏｕｔ２および第３の出力Ｏｕｔ３における電流の差を示す。図３１Ｃは、時間経過に伴う第３の出力Ｏｕｔ３および第１の出力Ｏｕｔ１における電流の差を示す。

図３２Ａおよび図３２Ｂは、同じ時間枠に使用される較正および信号のタイミングを示す２つのタイミング図である。図３２Ｃは、同じ時間枠に対する磁気感知システムの出力電圧を示す。図３２Ａおよび３２Ｂから分かるように、図２９の差動磁気センサーの出力のうちの２つが電流測定に使用されているとき、他方の出力は２つの出力の一方に対して較正することができる。例えば、第１および第３の出力Ｏｕｔ１およびＯｕｔ３を使用する場合、第２出力Ｏｕｔ２を反転させることができる。さらに、第２および第３の出力Ｏｕｔ２およびＯｕｔ３間のオフセット較正が起り、一方他の出力の組み合わせが測定に使用される。

図３３は、一実施形態による組み合わされたバイアス用および補償導体５３２および５４２を含む差動磁界センサーの模式図である。図示のように、差動磁界センサーは、第１〜第４の磁気抵抗要素５１２、５１４、５１６、および５１８と、第１のバイアス用および補償導体５３２と、第２バイアス用および補償導体５４２とを含む。図３３において、バイアス用および補償導体５３２および５４２は、バイアス電流および補償電流が重畳された、組み合わされた補償およびバイアス電流を搬送することができる。図３３に示すように、ある時点で、第１および第３の要素５１２および５１６に隣接する第１の組み合わされた導体５３２内のバイアス電流および補償電流の電流流れ方向は反対である。対照的に、その時点で、第２および第２の要素５１４および５１８に隣接する第２の組み合わされた導体５４２におけるバイアス電流および補償電流の電流流れ方向は同じである。この実施形態では、バイアス電流および補償電流が１つの導体内に提供され得るので、差動磁界センサーは、バイアスおよび補償電流用の別々の導体を有するセンサー（例えば、図２１に示される実施形態）よりも小さくすることができる。代わりにまたは加えて、図３３の実施形態では、オフセットをゼロにする間、電流消費の著しい全体的な変化はなしであり得る。例えば、外的磁界の測定においてオフセットをゼロにするために、組み合わされた導体５３２および５４２の一方の電流を減少させ、一方、他方の組み合わされた導体５３２および５４２の電流を増加させることができる。

本明細書では、磁界センサーおよび差動磁界センサーの特定の実施形態を説明するが、本明細書で論じる任意の適切な原理および利点は、互いに組み合わせて実施することができる。さらに、磁界センサーおよび差動磁界センサーの実施形態は、フルブリッジを含み得るが、本明細書で論じられる任意の適切な原理および利点は、ハーフブリッジに関連しておよび／または２つ以上のハーフブリッジを有するセンサーにおいて実施することができる。

図３４は、一実施形態による磁界感知システムの模式図である。磁界感知システムは、差動磁界センサー６１０を含む。差動磁界センサー６１０は、例えば、図２１、図２７、または図２８の差動磁界センサーによって実現することができる。バイアス電流回路は、動作中にバイアス電流を正から負に連続的に切り替えることができる。例えば、スイッチ６７０は、方形波発生器６８０によって提供される出力に基づいて、バイアス電流源６７２によって提供される電流の極性を変えることができ、方形波発生器は、インバータ６７４を介して提供することができる。一次電流バー６９０によって生成され、バイアス電流スイッチングより低い周波数を有する差動磁界のような、任意の種類の差動磁界は、交流（ＡＣ）出力ＯＵＴ＋／Ｏｕｔ−に転送することができる。出力信号は、前置増幅器６２０によって前置増幅することができる。一次電流バー６９０は、センサー６１０の下に物理的に配置することができる。前置増幅器６２０は、実質的に定トランスコンダクタンスＧを有することができる。

前置増幅器６２０の出力の直流（ＤＣ）部分は、ハイパスフィルタ６３１によって除去することができる。図示のように、ハイパスフィルタ６３１は、ＤＣ阻止コンデンサ６３２およびシャント抵抗６３４を含むことができる。フィルタリングは、センサー６１０のＤＣオフセットおよび前置増幅器６２０のＤＣオフセットを低減および／または除去することができる。ハイパスフィルタ６３１の出力は、電流スイッチングと同じ周波数でスイッチングされるクロススイッチ６４１を使用して整流することができる。図３４に示すように、クロススイッチ６４１とスイッチ６７０とは、同じ制御信号によって切り替えることができる。

クロススイッチ６４１は、元の出力信号を提供することができる。クロススイッチ６４１信号の出力は、増幅器６５０によって増幅することができ、センサー６１０の補償導体に提供される。それゆえに、補償電流は、センサー６１０の出力に基づくことができる。補償導体は、ｘＭＲ抵抗器の磁界をほぼゼロに減少させることができる。差動磁界は、補償導体を流れる電流に比例することができる。出力増幅器６６０は、差動磁界を表す出力電圧Ｖｏｕｔを提供することができる。抵抗器６５５は、出力増幅器６６０の入力にわたって連結することができる。

図３５は、別の実施形態による磁界感知システムの模式図である。図３５の磁界感知システムは、重畳されたバイアス電流および補償電流が差動磁界センサー６９５に提供されることを除いて、図３４の磁界感知システムと同様である。差動磁界センサー３９５は、例えば、図３３の差動磁界センサーによって実現することができる。組み合せ回路６８２および６８４は、バイアス電流と補償電流とを組み合わせることができる。これらの組み合わされた電流は、組み合わされたバイアス用および補償導体に提供することができる。組み合わされた電流は、図３３に示すような方向に流れることができ、かつバイアス電流と補償電流が反転したときに反対の方向に流れることができる。

図３６は、一実施形態による電流測定システムを示す。図示された電流測定システムは、Ｕ字形の差動磁界を生成するように配置された一次Ｕ字形バー６９０、磁気抵抗要素３１２、３１４、３１６、および３１８の長手方向に追加のバイアス磁界を生成するように配置された２つの追加の磁石７００、７０２、および図２１に示すような差動磁界センサー３６０を含む。

図３６の電流センサーでは、電流は一次バー６９０に供給され、底部−左側部から上向き３５０に流れ、次に頂部で、電流は図面で右に流れ、そして右側部で、電流は下向き３５２に流れる。この実施形態では、電流流れは、第１の部分３５４で図面の左から右を指す磁界を生成し、かつ第２の部分３５６で右から左を指す磁界生成する。一次バー６９０によって生成された差動磁界が存在するとき、磁界はセンサーによって感知され得る。この実施形態は、外的磁界のためのシールドなしで実施することができる。

本開示の態様は、様々な電子デバイスで実装され得る。例えば、本開示の態様は、磁気抵抗センサーの恩恵を受け得る任意の電子デバイスまたは電子コンポーネントで実装され得る。一例として、本開示の態様は、磁気抵抗センサーの恩恵を受け得る任意の電子デバイスまたは電子コンポーネントで実装され得る。電子デバイスの例としては、消費者向け電子製品、消費者向け電子製品の部品、電子試験装置、車両エレクトロニクスシステム、等を含むことができるが、それらには限定されない。電子デバイスの例としては、コンピューティングデバイス、通信デバイス、電子家電、自動車エレクトロニクスシステム、等を含むことができるが、それらには限定されない。さらに、電子デバイスは未製品を含み得る。

文脈により明らかに別段の必要がある場合を除き、明細書および請求項を通じて、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」等の語句は、排他的または網羅的な意味とは反対の非排他的な意味で、つまり、「含むがそれらには限定されない」の意味で解釈されるべきである。加えて、「本明細書で（ｈｅｒｅｉｎ）」、「上記（ａｂｏｖｅ）」、「以下（ｂｅｌｏｗ）」、および同様の趣旨の語句は、本出願において使用されるとき、本出願の任意の特定の部分ではなく、全体としての本出願を指すものとする。文脈により許容される場合、単数または複数を使用している上記の「発明を実施するための形態」内の語句は、それぞれ複数または単数も含み得る。文脈により許容される場合、２つ以上の項目のリストへの言及における「または（ｏｒ）」という語は、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目の全て、およびリスト内の項目の任意の組み合わせ、という当該語に関する全ての解釈をカバーすることを意図する。

その上、本明細書で使用される条件付きの文言、とりわけ「できる（ｃａｎ）」、「できる（ｃｏｕｌｄ）」、「し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「等（ｓｕｃｈ ａｓ）」、等は、具体的な別様の記載がない限り、または使用されている文脈において別様に理解されない限り、一般に、特定の実施形態が特定の特徴、要素、および／または状態を含む一方、他の実施形態は該特定の特徴、要素、および／または状態を含まないことを伝えることを意図する。よって、このような条件付きの文言は、一般に、その特徴、要素、および／もしくは状態がなんらかの方途において１つ以上の実施形態に必要とされること、または１つ以上の実施形態が、著者の入力もしくは促しの有無にかかわらず、これらの特徴、要素、および／もしくは状態が任意の特定の実施形態に含まれるかどうか、もしくは行われるかどうかを決定するためのロジックを必然的に含むことを含意することを意図しない。

上記の説明および請求項は、相互に「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」ものとして要素または特徴に言及していることがある。本明細書で使用するとき、明示的な別様の記載がない限り、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」は、ある要素／特徴が直接または間接に別の要素／特徴に接続されており、必ずしも機械的にではないことを意味する。同様に、明示的な別様の記載がない限り、「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、ある要素／特徴が直接または間接に別の要素／特徴に連結されており、必ずしも機械的にではないことを意味する。よって、図に示す様々な模式図は要素およびコンポーネントの例示的な配置を描いているものの、実際の実施形態ではさらなる介在する要素、デバイス、特徴、またはコンポーネントが存在し得る（描かれる回路の機能が悪影響を被らないと仮定して）。

本明細書で使用するとき、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、該修飾された特徴が絶対的である必要はないが、該特徴の利点を達成するために十分に近似していることを意図する。

上記の方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび／もしくはソフトウェアコンポーネント（複数可）、回路、ならびに／またはモジュール（複数可）等の、該動作を行うことができる任意の好適な手段により行われ得る。一般に、図に示す任意の動作は、該動作を行い得る対応する機能的手段により行われ得る。

本明細書に開示する方法は、記載されている方法を達成するための１つ以上の動作または行為を含む。方法のステップおよび／または行為は、請求項の範囲から逸脱することなく相互に交換可能である。言い換えれば、動作または行為の特定の順序が指定されていない限り、特定の動作および／または行為の順序および／または使用は、請求項の範囲から逸脱することなく改変され得る。

実装は上記に示した厳密な構成およびコンポーネントに限定されないことが理解されるべきである。上記の方法および装置の配置、動作、および詳細に対して、実装の範囲から逸脱することなく、様々な改変、変更、および変形を行うことができる。

新機軸を特定の実施形態の観点から説明してきたものの、本明細書に記載の特徴および利点の全てを提供するわけではない実施形態も含めて、当業者に自明な他の実施形態も本開示の範囲内に属する。その上、上記の様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することもできる。加えて、ある実施形態の文脈において示された特定の特徴は、他の実施形態にも組み込まれてもよい。

様々な実施形態が上記に記載されている。これらの具体的な実施形態に関連して記載されているものの、記載事項は、例示的であることを意図しており、限定的であることを意図しない。様々な改変および応用が当業者に想到され得る。

記載の特許請求の範囲は、ＵＳＰＴＯへの提出に適した単一依存性形式で記載されている。しかし、請求項の追加料金なしに多項従属請求項を記載することが可能な他の法域においては、各請求項は、同一または類似の種類の請求項の任意の先行請求項（ただし、技術的に明確に実行不可能なものを除く）に依存し得ることが理解される。

１０ 磁界方向検出器
１２ 第１の磁気抵抗器
１４ 第２の磁気抵抗器
１６ 第３の磁気抵抗器
１８ 第４の磁気抵抗器
２０ 第１の基準ノード
２２ 第２の基準ノード
３０ 第１の出力ノード
３２ 第２の出力ノード
３００ 磁界センサー
３１２ 第１の磁気抵抗要素
３１４ 第２の磁気抵抗要素
３１６ 第３の磁気抵抗要素
３１８ 第４の磁気抵抗要素
３３２ バイアス用導体
３４２ 補償導体

Claims (19)

1. 磁界センサーであって、
   ハーフブリッジとして配置された第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素と、
   前記第１の磁気抵抗要素および前記第２の磁気抵抗要素に隣接する２つ以上の導体であって、前記２つ以上の導体は、バイアス電流および補償電流を搬送するように構成され、それにより、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第１の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに同じ方向に流れ、一方、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第２の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに反対方向に流れる、２つ以上の導体と、を備え、
   前記２つ以上の導体は、前記バイアス電流を搬送するように構成された第１の導体と、前記補償電流を搬送するように構成された第２の導体と、を備える、
   磁界センサー。
2. 前記磁界センサーは、磁界を感知するように構成される、請求項１に記載の磁界センサー。
3. 前記磁界センサーは、差動磁界を感知するように構成される、請求項１に記載の磁界センサー。
4. 前記第１の磁気抵抗要素および前記第２の磁気抵抗要素は、磁気抵抗層に含まれ、前記第１の導体および前記第２の導体は、前記磁気抵抗層の対向する側部に配置される、請求項１に記載の磁界センサー。
5. 前記第１の磁気抵抗要素は、前記磁界センサーの２つの側部に一対の離間したサブ磁気抵抗要素を含む、請求項１に記載の磁界センサー。
6. 第２のハーフブリッジとして配置された第３の磁気抵抗要素および第４の磁気抵抗効果素子と、
   第２のハーフブリッジ補償電流を搬送するように構成された第２のハーフブリッジ補償導体と、をさらに備える、請求項１に記載の磁界センサー。
7. 第３のハーフブリッジとして配置された第５の磁気抵抗要素および第６の磁気抵抗要素をさらに備える、請求項６に記載の磁界センサー。
8. 前記磁界センサーは、前記第３のハーフブリッジが較正されている間に、前記ハーフブリッジおよび前記第２のハーフブリッジからの出力で磁界を感知するように配置される、請求項７に記載の磁界センサー。
9. 磁界センサーであって、
   ハーフブリッジとして配置された第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素と、
   前記第１の磁気抵抗要素および前記第２の磁気抵抗要素に隣接する２つ以上の導体であって、前記２つ以上の導体は、バイアス電流および補償電流を搬送するように構成され、それにより、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第１の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに同じ方向に流れ、一方、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第２の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに反対方向に流れる、２つ以上の導体と、を備え、
   前記２つ以上の導体は、
   前記バイアス電流および前記補償電流の第１の組み合わせを含む第１の組み合わされた電流を搬送するように構成され、そこで前記バイアス電流および前記補償電流は同じ方向に流れる、第１の導体と、
   前記バイアス電流および前記補償電流の第２の組み合わせを含む第２の組み合わされた電流を搬送するように構成され、そこで前記バイアス電流および前記補償電流は反対方向に流れる、第２の導体と、を備える、
   磁界センサー。
10. 前記２つ以上の導体は、前記バイアス電流および前記補償電流の両方が前記第１の磁気抵抗要素の長手方向に沿って流れるように配置される、請求項１に記載の磁界センサー。
11. 第３の磁気抵抗要素および第４の磁気抵抗要素をさらに備え、前記第１の磁気抵抗要素、前記第２の磁気抵抗要素、前記第３の磁気抵抗要素、および前記第４の磁気抵抗要素は、フルブリッジとして配置される、請求項１に記載の磁界センサー。
12. 前記第１の磁気抵抗要素は、異方性磁気抵抗要素である、請求項１に記載の磁界センサー。
13. 磁界感知システムであって、
    磁界センサーであって、
    ハーフブリッジとして配置された第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素と、
    ２つ以上の導体であって、バイアス電流および補償電流を搬送するように構成され、それにより、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第１の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに同じ方向に流れ、一方、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第２の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに反対方向に流れる、２つ以上の導体と、を備える、磁界センサーと、
    前記バイアス電流が動作中に極性を反転するように、前記バイアス電流を生成するように構成されたバイアス電流生成回路と、
    を備え、
    前記２つ以上の導体は、前記バイアス電流を搬送するように構成された第１の導体と、前記補償電流を搬送するように構成された第２の導体と、を備える、
    磁界感知システム。
14. 前記バイアス電流が極性を反転する時間に対応する時間に前記補償電流の極性も反転される、請求項１３に記載の磁界感知システム。
15. 磁界感知システムであって、
    磁界センサーであって、
    ハーフブリッジとして配置された第１の磁気抵抗要素および第２の磁気抵抗要素と、
    ２つ以上の導体であって、バイアス電流および補償電流を搬送するように構成され、それにより、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第１の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに同じ方向に流れ、一方、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第２の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに反対方向に流れる、２つ以上の導体と、を備える、磁界センサーと、
    前記バイアス電流が動作中に極性を反転するように、前記バイアス電流を生成するように構成されたバイアス電流生成回路と、
    を備え、
    前記磁界感知システムは、前記バイアス電流と前記補償電流とを組み合わせて、組み合わされた電流を生成し、かつ前記組み合わされた電流を前記磁界センサーに提供するように構成され、
    前記２つ以上の導体は、
    前記バイアス電流および前記補償電流の第１の組み合わせを含む第１の組み合わされた電流を搬送するように構成され、そこで前記バイアス電流および前記補償電流は同じ方向に流れる、第１の導体と、
    前記バイアス電流および前記補償電流の第２の組み合わせを含む第２の組み合わされた電流を搬送するように構成され、そこで前記バイアス電流および前記補償電流は反対方向に流れる、第２の導体と、を備える、
    磁界感知システム。
16. 前記第１の磁気抵抗要素は、前記磁界センサーの２つの側部に一対の離間したサブ磁気抵抗要素を含む、請求項１３に記載の磁界感知システム。
17. 磁界を検出する方法であって、
    第１の磁気抵抗要素が、第２の磁気抵抗要素に対して反対の磁界感度を有するように、１つ以上のバイアス電流でハーフブリッジの前記第１の磁気抵抗要素および前記第２の磁気抵抗要素をバイアスすることと、
    線形化のための前記ハーフブリッジの磁界補償を行うために補償電流を印加することと、
    前記バイアスおよび前記印加に関連付けて、前記ハーフブリッジを使用して磁界を検出することと、を含み、
    前記第１の磁気抵抗要素および前記第２の磁気抵抗要素は、２つ以上の導体に隣接していて、前記２つ以上の導体は、バイアス電流および補償電流を搬送するように構成され、それにより、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第１の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに同じ方向に流れ、一方、前記バイアス電流と前記補償電流とは、前記第２の磁気抵抗要素に隣接する区間で、互いに反対方向に流れ、
    前記２つ以上の導体は、前記バイアス電流を搬送するように構成された第１の導体と、前記補償電流を搬送するように構成された第２の導体と、を備える、
    方法。
18. 第３の磁気抵抗要素が、第４の磁気抵抗要素に対して反対の磁界感度を有するように、第２のハーフブリッジの前記第３の磁気抵抗要素および前記第４の磁気抵抗要素をバイアスすることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記補償電流を印加することにより、前記ハーフブリッジの出力のオフセットをほぼゼロにする、請求項１７に記載の方法。