JPH04282480A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH04282480A JPH04282480A JP3044784A JP4478491A JPH04282480A JP H04282480 A JPH04282480 A JP H04282480A JP 3044784 A JP3044784 A JP 3044784A JP 4478491 A JP4478491 A JP 4478491A JP H04282480 A JPH04282480 A JP H04282480A
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- Pending
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は移動する磁石の位置等を
検出する磁気センサに関するものである。
検出する磁気センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気抵抗の異方性効果を有する強
磁性体の薄膜抵抗（以下その英名Ｍａｇｎｅｔｏ−ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅｓｉｓｔｏｒの頭文字をとって
ＭＲと呼ぶ）を使用した磁気センサが、モーターや回転
計等の非接触で変位を検出する用途に多く用いられて来
ている。
磁性体の薄膜抵抗（以下その英名Ｍａｇｎｅｔｏ−ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅｓｉｓｔｏｒの頭文字をとって
ＭＲと呼ぶ）を使用した磁気センサが、モーターや回転
計等の非接触で変位を検出する用途に多く用いられて来
ている。
【０００３】以下に従来の磁気センサ（以下ＭＲセンサ
と称す）について説明する。図２は従来のＭＲセンサを
回転体に組み合わせた例である。このＭＲセンサはガラ
スの基板の上にＮｉとＦｅの合金薄膜からなる強磁性体
の薄膜抵抗１（以下ＭＲと称す）が形成されている。Ｍ
Ｒ１の厚みは０．１μｍで、線幅１０μｍの細いストラ
イプが折り返されたようなパターンになっており電極４
及び５に接続されている。このＭＲセンサを回転体８の
円周に対向させて設置し、回転体８には磁石９を取り付
け、矢印１０の方向に回転させるものである。
と称す）について説明する。図２は従来のＭＲセンサを
回転体に組み合わせた例である。このＭＲセンサはガラ
スの基板の上にＮｉとＦｅの合金薄膜からなる強磁性体
の薄膜抵抗１（以下ＭＲと称す）が形成されている。Ｍ
Ｒ１の厚みは０．１μｍで、線幅１０μｍの細いストラ
イプが折り返されたようなパターンになっており電極４
及び５に接続されている。このＭＲセンサを回転体８の
円周に対向させて設置し、回転体８には磁石９を取り付
け、矢印１０の方向に回転させるものである。
【０００４】以上の様にして構成されたＭＲセンサにつ
いてその動作を説明する。ＭＲ１は線幅が１０μｍと細
くなっているのでストライプの長手方向に形状異方性が
付いており、周囲からの磁界が全くない時は長手方向に
配向し、抵抗値は最大値をとる。これに対して図２の矢
印７の方向から磁界を与えると磁区の配向方向がＭＲ１
のストライプの長手方向と直角方向に配向し、抵抗値は
最大値から数％下降する。即ち回転する磁石９が図２に
示す位置に来た時に抵抗値が最小となり、矢印１０の方
向に遠ざかるにつれ、次第にＭＲ１の抵抗値は上昇する
。そして一回転し再度磁石９がＭＲ１に近づくとまた抵
抗値が下がる、という繰り返しを回転体８の回転に伴い
行うものである。このＭＲ１の抵抗値変化を測定するこ
とにより、回転の速さ、回転する磁石９の位置等を検出
することができる。
いてその動作を説明する。ＭＲ１は線幅が１０μｍと細
くなっているのでストライプの長手方向に形状異方性が
付いており、周囲からの磁界が全くない時は長手方向に
配向し、抵抗値は最大値をとる。これに対して図２の矢
印７の方向から磁界を与えると磁区の配向方向がＭＲ１
のストライプの長手方向と直角方向に配向し、抵抗値は
最大値から数％下降する。即ち回転する磁石９が図２に
示す位置に来た時に抵抗値が最小となり、矢印１０の方
向に遠ざかるにつれ、次第にＭＲ１の抵抗値は上昇する
。そして一回転し再度磁石９がＭＲ１に近づくとまた抵
抗値が下がる、という繰り返しを回転体８の回転に伴い
行うものである。このＭＲ１の抵抗値変化を測定するこ
とにより、回転の速さ、回転する磁石９の位置等を検出
することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では合金薄膜内の磁区の配向方向の移動に従っ
て抵抗値が変化するものであるので、磁区の配向の移動
がスムーズに行なわれないと、不連続な抵抗値の変化を
示すという欠点を有していた。図３（ａ）は、横軸に矢
印７の方向の磁界の強さ、縦軸にはＭＲの抵抗値をとっ
た特性図である。磁界の強さはＮ極が近づいた時は＋Ｈ
、Ｓ極が近づいた時は−Ｈで表わしてある。無磁界即ち
Ｈ＝０のときに最大の抵抗値を示し、磁界が強くなるに
従って抵抗値が下降するが、ＭＲ１の薄膜の端部や表面
，基板等に欠陥があると磁界の強さの変化に従って配向
方向が移動する磁区の移動がスムーズに行なわれず、図
３（ａ）のグラフ上にあるような乱れた抵抗値変化のカ
ーブとなってしまう。このような乱れは一般にバルクハ
ウゼン雑音と呼ばれているものである。特に信号磁界の
小さい領域ではこのバルクハウゼン雑音による誤信号と
いうのは無視できないものであり、機器誤動作の原因と
なるものであった。
来の構成では合金薄膜内の磁区の配向方向の移動に従っ
て抵抗値が変化するものであるので、磁区の配向の移動
がスムーズに行なわれないと、不連続な抵抗値の変化を
示すという欠点を有していた。図３（ａ）は、横軸に矢
印７の方向の磁界の強さ、縦軸にはＭＲの抵抗値をとっ
た特性図である。磁界の強さはＮ極が近づいた時は＋Ｈ
、Ｓ極が近づいた時は−Ｈで表わしてある。無磁界即ち
Ｈ＝０のときに最大の抵抗値を示し、磁界が強くなるに
従って抵抗値が下降するが、ＭＲ１の薄膜の端部や表面
，基板等に欠陥があると磁界の強さの変化に従って配向
方向が移動する磁区の移動がスムーズに行なわれず、図
３（ａ）のグラフ上にあるような乱れた抵抗値変化のカ
ーブとなってしまう。このような乱れは一般にバルクハ
ウゼン雑音と呼ばれているものである。特に信号磁界の
小さい領域ではこのバルクハウゼン雑音による誤信号と
いうのは無視できないものであり、機器誤動作の原因と
なるものであった。
【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、バルクハウゼン雑音を減じ、正確な信号出力を出す
ＭＲセンサを提供するものである。
で、バルクハウゼン雑音を減じ、正確な信号出力を出す
ＭＲセンサを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、基板上に磁気抵抗の異方性効果を有する強
磁性体の薄膜抵抗を形成して構成されるＭＲ素子と、こ
の基板及び強磁性体の薄膜抵抗を貫く方向に飽和磁界よ
り弱いバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段と
を備えたものである。
に本発明は、基板上に磁気抵抗の異方性効果を有する強
磁性体の薄膜抵抗を形成して構成されるＭＲ素子と、こ
の基板及び強磁性体の薄膜抵抗を貫く方向に飽和磁界よ
り弱いバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段と
を備えたものである。
【０００８】
【作用】本発明の構成によれば、強磁性体の薄膜抵抗に
垂直の弱いバイアス磁界がかかっているのである程度以
上の磁区形成のエネルギーがかからないと、薄膜抵抗面
内に形成される磁区が変形，移動せず、配向の方向を変
えない。即ち時々刻々の磁区形成状態で磁区の配向が常
に安定しているということであり、不安定な磁区移動状
態が原因になって起きるバルクハウゼン雑音を減少させ
る効果がある。
垂直の弱いバイアス磁界がかかっているのである程度以
上の磁区形成のエネルギーがかからないと、薄膜抵抗面
内に形成される磁区が変形，移動せず、配向の方向を変
えない。即ち時々刻々の磁区形成状態で磁区の配向が常
に安定しているということであり、不安定な磁区移動状
態が原因になって起きるバルクハウゼン雑音を減少させ
る効果がある。
【０００９】上記の作用により、誤信号，誤動作の少な
い安定した出力特性をもつＭＲセンサを提供できるもの
である。
い安定した出力特性をもつＭＲセンサを提供できるもの
である。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の一実施例のＭＲセンサについ
て、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明
のＭＲセンサの一実施例における上面図、（ｂ）は同断
面図である。１は基板２上に形成された磁気抵抗の異方
性効果をもつ強磁性体の薄膜抵抗（以下ＭＲと称す）で
あり、ニッケルと鉄の合金からなり、厚みが０．１μｍ
の膜である。そして線幅が１０μｍ、長さが約数ｍｍの
つづら折り状のパターンを形成している。このＭＲ１の
両端は、基板２の両辺に形成された電極部４，５に電気
的に接続されている。また、基板２の反対側の面にはＭ
Ｒ１を垂直に貫く方向に飽和磁界よりも弱いバイアス磁
界６を印加するようにＮ極Ｓ極を上下に配置した磁石３
を装着してある。磁石３の与えるＭＲ１への磁界の強さ
は約２×１０３Ａ／ｍで、ＭＲ１の感磁，配向方向とは
垂直方向である。バイアス磁界の強さを飽和磁界よりも
弱い範囲に限定するのは、バイアス磁界がそれ以上強く
なり過ぎると、磁区の移動に要するエネルギーが大きく
なり過ぎて、信号磁界に対しても感度が鈍くなってしま
うためである。このように本実施例のＭＲセンサはＭＲ
素子と、バイアス磁界印加手段とを備えたものである。
て、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明
のＭＲセンサの一実施例における上面図、（ｂ）は同断
面図である。１は基板２上に形成された磁気抵抗の異方
性効果をもつ強磁性体の薄膜抵抗（以下ＭＲと称す）で
あり、ニッケルと鉄の合金からなり、厚みが０．１μｍ
の膜である。そして線幅が１０μｍ、長さが約数ｍｍの
つづら折り状のパターンを形成している。このＭＲ１の
両端は、基板２の両辺に形成された電極部４，５に電気
的に接続されている。また、基板２の反対側の面にはＭ
Ｒ１を垂直に貫く方向に飽和磁界よりも弱いバイアス磁
界６を印加するようにＮ極Ｓ極を上下に配置した磁石３
を装着してある。磁石３の与えるＭＲ１への磁界の強さ
は約２×１０３Ａ／ｍで、ＭＲ１の感磁，配向方向とは
垂直方向である。バイアス磁界の強さを飽和磁界よりも
弱い範囲に限定するのは、バイアス磁界がそれ以上強く
なり過ぎると、磁区の移動に要するエネルギーが大きく
なり過ぎて、信号磁界に対しても感度が鈍くなってしま
うためである。このように本実施例のＭＲセンサはＭＲ
素子と、バイアス磁界印加手段とを備えたものである。
【００１１】以上のように構成されたＭＲセンサは矢印
７の方向からの信号磁界（すなわち図２の磁石９の発生
する磁界）に応答して抵抗値が変化するものであり、そ
の変化の様子は、抵抗値を縦軸に、この信号磁界を横軸
にとったグラフで表すと図３（ｂ）のような曲線となる
。このＭＲセンサの飽和磁界（矢印７の感磁方向の磁界
を強くしていった時に抵抗値変化が飽和する点の磁界の
強さ）は約１×１０４Ａ／ｍであり、図３のグラフは、
それよりも弱い交流磁場中で観測した特性である。 この図３（ｂ）の特性は、従来例の図３（ａ）の特性と
比較対照すると、バルクハウゼン雑音による抵抗値の不
安定挙動が全く現れず、きれいな安定した抵抗値変化に
改善されていることがわかる。即ち従来例で信号磁界が
移動していないのに抵抗値が大きく変化し、あたかも移
動したかのように誤出力したり、またその逆に移動した
のに出力しなかったり等の誤動作が起きていたのが、本
実施例のＭＲセンサにおいては解消され、信頼性の高い
磁気検出が行なわれるものである。これはＭＲ１に垂直
に弱いバイアス磁界がかかっているので、ある程度以上
の磁区形成のエネルギーがかからないと、ＭＲ膜面内に
形成される磁区が、変形，移動せず、配向の方向を変え
ない。即ち、時々刻々の磁区形成状態で磁区の配向が常
に安定しているということであり、不安定な磁区移動状
態が原因になって起きるバルクハウゼン雑音を減少させ
ることができたためである。
７の方向からの信号磁界（すなわち図２の磁石９の発生
する磁界）に応答して抵抗値が変化するものであり、そ
の変化の様子は、抵抗値を縦軸に、この信号磁界を横軸
にとったグラフで表すと図３（ｂ）のような曲線となる
。このＭＲセンサの飽和磁界（矢印７の感磁方向の磁界
を強くしていった時に抵抗値変化が飽和する点の磁界の
強さ）は約１×１０４Ａ／ｍであり、図３のグラフは、
それよりも弱い交流磁場中で観測した特性である。 この図３（ｂ）の特性は、従来例の図３（ａ）の特性と
比較対照すると、バルクハウゼン雑音による抵抗値の不
安定挙動が全く現れず、きれいな安定した抵抗値変化に
改善されていることがわかる。即ち従来例で信号磁界が
移動していないのに抵抗値が大きく変化し、あたかも移
動したかのように誤出力したり、またその逆に移動した
のに出力しなかったり等の誤動作が起きていたのが、本
実施例のＭＲセンサにおいては解消され、信頼性の高い
磁気検出が行なわれるものである。これはＭＲ１に垂直
に弱いバイアス磁界がかかっているので、ある程度以上
の磁区形成のエネルギーがかからないと、ＭＲ膜面内に
形成される磁区が、変形，移動せず、配向の方向を変え
ない。即ち、時々刻々の磁区形成状態で磁区の配向が常
に安定しているということであり、不安定な磁区移動状
態が原因になって起きるバルクハウゼン雑音を減少させ
ることができたためである。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気抵抗
の異方性効果を有する強磁性体の薄膜抵抗を基板上に形
成し、基板及び薄膜を貫く方向に飽和磁界より弱いバイ
アス磁界をかけることにより、バルクハウゼン雑音のな
い安定した出力の信頼性の高い磁気検出が実現できるも
のである。
の異方性効果を有する強磁性体の薄膜抵抗を基板上に形
成し、基板及び薄膜を貫く方向に飽和磁界より弱いバイ
アス磁界をかけることにより、バルクハウゼン雑音のな
い安定した出力の信頼性の高い磁気検出が実現できるも
のである。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例の磁気センサの上面
図 （ｂ）は本発明の同実施例における断面図
図 （ｂ）は本発明の同実施例における断面図
【図２】従来
の磁気センサを取付応用した時の説明図
の磁気センサを取付応用した時の説明図
【図３】（ａ）
は従来例の磁界−抵抗特性図（ｂ）は本発明の一実施例
の磁界−抵抗特性図
は従来例の磁界−抵抗特性図（ｂ）は本発明の一実施例
の磁界−抵抗特性図
１ 強磁性体の薄膜抵抗（ＭＲ）
２ 基板
３ 磁石
４，５ 電極
６ バイアス磁界
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に磁気抵抗の異方性効果を有する強
磁性体の薄膜抵抗を形成して構成されるＭＲ素子と、こ
の基板及び強磁性体の薄膜抵抗を貫く方向に飽和磁界よ
り弱いバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段と
を備えた磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044784A JPH04282480A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044784A JPH04282480A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04282480A true JPH04282480A (ja) | 1992-10-07 |
Family
ID=12701037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3044784A Pending JPH04282480A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04282480A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011525631A (ja) * | 2008-06-23 | 2011-09-22 | マグアイシー テクノロジーズ インコーポレイテッド | 歯車の回転速度検出方法および歯車の回転速度検出装置 |
| WO2018139233A1 (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 三菱電機株式会社 | 磁気抵抗効果素子デバイスおよび磁気抵抗効果素子装置 |
| US10094890B2 (en) | 2014-10-09 | 2018-10-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Magnetic sensor |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP3044784A patent/JPH04282480A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011525631A (ja) * | 2008-06-23 | 2011-09-22 | マグアイシー テクノロジーズ インコーポレイテッド | 歯車の回転速度検出方法および歯車の回転速度検出装置 |
| US10094890B2 (en) | 2014-10-09 | 2018-10-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Magnetic sensor |
| WO2018139233A1 (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 三菱電機株式会社 | 磁気抵抗効果素子デバイスおよび磁気抵抗効果素子装置 |
| JP6377882B1 (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-22 | 三菱電機株式会社 | 磁気抵抗効果素子デバイスおよび磁気抵抗効果素子装置 |
| US10564228B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-02-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Magnetoresistive effect element unit and magnetoresistive effect element device |
| CN110235012B (zh) * | 2017-01-27 | 2021-07-20 | 三菱电机株式会社 | 磁阻效应元件单元及磁阻效应元件装置 |
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