[实用新型]一种具有多层磁性调制结构的低噪声磁电阻传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁性传感器领域，特别涉及一种具有多层磁性调制结构的低噪声磁电阻传感器。

背景技术

磁电阻传感器在正常使用时，存在着1/f噪声，降低磁电阻传感器的噪声，发展低噪声磁电阻传感器，对于提高磁信号的精确测量具有重要的意义。一般情况下，磁电阻传感器在低频时具有高的1/f噪声，而在高频时，则以热噪声为主，其噪声能量密度大大低于低频时的噪声能量密度，因此，选择将磁信号预先调制成高频磁场，而后再被磁电阻传感器测量，输出高频频率电压信号，而后进行解调，可以实现将磁信号测量从低频区域移动到高频区域的目的，从而降低1/f噪声能量密度。

通过使用MEMS技术，在磁电阻传感器表面加工软磁通量集中器的振动结构，并驱动软磁通量集中器在磁电阻传感器表面周期性的振动，从而实现对静态外磁场的调制，该技术虽然有助于降低磁电阻传感器1/f噪声，但是，振动结构以及驱动器的加入使得磁电阻传感器的复杂程度和尺寸大为增加，工艺复杂程度也大为增加。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种具有多层磁性调制结构的低噪声磁电阻传感器，包括：衬底和位于所述衬底之上的多层磁性调制结构阵列；所述多层磁性调制结构阵列包括多个多层磁性调制结构；所述多层磁性调制结构自上而下为软磁材料层、金属导电层和软磁材料层，且所述多层磁性调制结构首尾两端依次通过导电条连接成两端口激励线圈，并连接激励线圈焊盘，相邻所述多层磁性调制结构工作时具有相反的电流方向；

位于所述多层磁性调制结构正上方或正下方且介于间隙中心的为磁电阻传感单元，所述磁电阻传感单元敏感方向为垂直于所述多层磁性调制结构的长轴方向，所述磁电阻传感单元的阵列电连接成磁电阻传感器，并连接传感器焊盘；

测量外磁场时，通过所述激励线圈中输入激励电流，所述磁电阻传感器电压或电流输出信号经解调输出即为低噪声电压信号。

进一步地，所述多层磁性调制结构阵列包含2N个所述多层磁性调制结构，所述磁电阻传感单元阵列位于第N和第N+1个所述多层磁性调制结构两侧的 N-1个所述间隙内；

或者所述多层磁性调制结构阵列包含2N+1个所述多层磁性调制结构，所述磁电阻传感单元阵列位于第N+1个所述多层磁性调制结构两侧的N个所述间隙内，其中N为大于0的整数。

进一步地，所述激励线圈中输入频率f的激励电流，所述软磁材料磁导率随所述激励电流变化处于线性状态时，所述磁电阻传感器输出的有用信号的频率为f；所述软磁材料磁导率随所述激励电流值变化处于线性和饱和状态时，所述磁电阻传感器输出的有用信号的频率为2f。

进一步地，所述磁电阻传感器包含两端口激励线圈和一个两端口磁电阻传感单元阵列，其中两端口激励线圈和两端口磁电阻传感单元阵列沉积在同一衬底上；

或者所述磁电阻传感器包含两端口激励线圈和四个所述两端口磁电阻传感单元阵列，其中两个所述两端口磁电阻传感单元阵列沉积在同一衬底上；沉积在同一衬底上的两个所述两端口磁电阻传感单元阵列采用翻转180度切片方法通过绑定而成推挽式全桥磁电阻传感器，且两个激励线圈串联成同一个两端口激励线圈；

或者所述磁电阻传感器包含两端口激励线圈和两个两端口磁电阻传感单元阵列，其中沉积在一个衬底上的一个两端口磁电阻传感单元阵列采用切片翻转180度绑定而成推挽式半桥磁电阻传感器，各激励线圈串联成两端口激励线圈；

或者所述磁电阻传感器包含两端口激励线圈和四个所述两端口磁电阻传感单元阵列，沉积在同一衬底上的一个所述两端口磁传感单元阵列通过四个切片两两翻转180度通过绑定而成推挽式全桥磁电阻传感器，各激励线圈串联成两端口激励线圈。

进一步地，所述磁电阻传感器包含两端口激励线圈和四个两端口磁电阻传感单元阵列，两端口激励线圈和四个两端口磁电阻传感单元阵列沉积在同一衬底上，两个所述两端口磁电阻传感单元阵列和另外两个所述两端口磁电阻传感单元阵列具有相反的磁场敏感方向，并电连接成单芯片推挽式全桥磁电阻传感器；

或者所述磁电阻传感器包含两端口激励线圈和两个两端口磁电阻传感单元阵列，两端口激励线圈和两个两端口磁电阻传感单元阵列沉积在同一衬底上，其中一个所述两端口磁电阻传感单元阵列和另外一个所述两端口磁电阻传感单元阵列具有相反的磁场敏感方向，并电连接成单芯片推挽式半桥磁电阻传感器。

进一步地，所述磁电阻传感单元为TMR，GMR或者AMR类型。