МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности к датчикам и преобразователям физических величин и может быть использовано в приборах контроля и измерения вектора магнитного поля.
Известна конструкция анизотропного магниторезистивного датчика, состоящего из резистивных полосок, соединенных в мостовую схему (Патент на изобретение РФ №2279737 H01L 43/08 опубл. 10.07.2006 г.).
Известна конструкция анизотропного магниторезистивного датчика по изобретению РФ №2312429, H01L 43/08 опубл. 10.12.2007 г.). Магниторезистивный датчик содержит тонкопленочные магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме.
Недостатками указанных датчиков является наличие достаточно высокого значения уровня шумов в широком частотном диапазоне. Причиной шумов являются неоднородности в проводящей среде (дефекты структуры тонкой магниторезистивной пленки, границы магниторезистивной пленки, границы магниторезистивных полосок и областей контактов магниторезистивного материала с низкоомными шунтами и перемычками и тепловое движение носителей зарядов.
Задачей полезной модели является создание более эффективного магниторезистивного преобразователя.
Технический результат заключается в снижении уровня собственных шумов магниторезистивного преобразователя и повышении его динамического диапазона, и, как следствие, увеличении отношения сигнал/шум в широком частотном диапазоне.
Для достижения вышеуказанного технического результата по второму объекту в магниторезистивном преобразователе магнитного поля, содержащем тонкопленочные магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме, в каждом плече мостовой схемы магниторезистивные элементы последовательно соединены в ряды, а ряды соединены параллельно, магниторезистивные элементы выполнены с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля.
В частных случаях выполнения полезной модели магниторезистивные элементы выполнены в виде магниторезистивных элементов с анизотропным магниторезистивным эффектом.
Между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.
1/2
1/2
Уровень шумов мостового магниторезистивного преобразователя зависит от величины сопротивлений каждого из его плеча. Параллельное включение резисторов в плече уменьшает суммарное значение сопротивления и, следовательно, уменьшает уровень шумов. Формула Найквиста для расчета уровня шумов показывает: при параллельном включении N резисторов, их уровень шумов падает в N раз. Таким образом, мостовой магниторезистивный преобразователь, каждое плечо которого состоит из N параллельных магниторезистивных полосок будет иметь уровень собственных шумов в N раз меньше, чем прототип.
Уровень шума магниторезистивного преобразователя с мостовой схемой включения снижается за счет параллельного подключения нескольких рядов магниточувствительных элементов в каждом плече мостовой схемы, что обеспечивает снижение амплитуды флуктуаций в каждом из них. Поскольку флуктуации тока в каждом из этих магниторезистивных элементов не совпадают по фазе, а их суперпозиция имеет меньшее амплитудное значение.
При этом значение относительно магниточувствительности не ухудшается, поскольку величина магниторезистивного эффекта при этом не меняется.
Полезная модель поясняется схемой магниторезистивного преобразователя.
Магниторезистивный преобразователь магнитного поля содержит тонкопленочные магниторезистивные элементы 1, соединенные по мостовой схеме, причем в каждом плече 2 мостовой схемы параллельно соединено, по меньшей мере, два ряда последовательно соединенных магниторезистивных элементов 1 с однонаправленным изменением сопротивления под действием магнитного поля (фиг.).
Магниторезистивные элементы 1 могут быть выполнены в виде магниторезистивных элементов с анизотропным магниторезистивным эффектом. Магниторезистивные элементы могут быть выполнены в виде полосок.
В настоящее время в анизотропных магниторезистивных датчиках применяются пермаллоевые (FeNi) и FeNiCo магниторезистивные полоски.
Магниторезистивный преобразователь магнитного поля может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием известных методов, используемых в микроэлектронике.