[发明专利]一种应用Barber电极的桥式薄膜磁阻传感器

说明书

本发明公开了一种应用Barber电极的桥式薄膜磁阻传感器。包括由四条各向异性磁阻效应完全相同的磁阻薄膜条按串并联方式连接，第一磁阻薄膜条(A)与第二磁阻薄膜条(B)相差的相位为90°，第二磁阻薄膜条(B)与第三磁阻薄膜条(C)相位相差90°，第三磁阻薄膜条(C)与第四磁阻薄膜条(D)相差的相位为90°，第四磁阻薄膜条(D)与第一磁阻薄膜条(A)相差的相位为90°；磁阻膜条上都应用了Barber电极结构，该薄膜磁阻传感器的结构简单，应用Barber电极之后，能改变电流方向和易磁化轴的夹角，扩展了磁阻传感器的线性区，使得测量更加准确。

技术领域

本发明属于磁传感器技术领域，具体来说，涉及一种用于测量磁场方向的应用Barber电极的桥式薄膜磁阻传感器。

背景技术

传感器技术的不断进步标志着信息技术飞速发展，磁场作为人类生活息息相关的物理量，人们十分关注其检测和应用系统。磁阻效应作为磁电效应的一个重要分支正是该领域的研究热点，磁电效应的研究在一代又一代科学家的努力下，推动并引导着信息技术发展，而各向异性磁阻效应的研究恰恰见证着这个过程。

上世界70年代中期，ARM薄膜磁阻传感器被发明。由于具有体积小、灵敏度高、耐恶劣环境能力强以及易与数字电路匹配等优点，使得它迅速发展并在磁性传感器中占有很大的比重，应用领域也在不断扩大。利用ARM磁阻效应制作的磁阻传感器是广泛应用的一种磁传感器，但是目前磁阻传感器的磁阻条和磁阻单元的几何结构设计单一，并且在弱磁场或者小角度磁场下电阻率的变化并不大，导致灵敏度降低。因此，研究一种新型的磁阻单元的几何结构，提高弱磁场或小角度磁场下磁阻传感器的灵敏度，令其工作在线性区是目前研究的方向。

本发明就是设计了一种应用了Barber电极的新型磁阻条结构，提高了磁阻传感器在弱磁场或小角度磁场下的灵敏度，并扩大了线性工作区。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于测量磁场方向的应用Barber电极的桥式薄膜磁阻传感器，该薄膜磁阻传感器的结构简单，应用Barber电极之后，能改变电流方向和易磁化轴的夹角，扩展了磁阻传感器的线性区，使得在小磁场情况下测量更加准确。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明一种应用Barber电极的桥式薄膜磁阻传感器采用的技术方案是：

该桥式薄膜磁阻传感器应用Barber电极实现，包括从下到上依次叠加的衬底、绝缘层、各向异性磁阻层、Barber电极层和顶层电极层；其中，各向异性磁阻层包括第一磁阻薄膜条、第二磁阻薄膜条、第三磁阻薄膜条、第四磁阻薄膜条，该四条各向异性磁阻效应完全相同的磁阻薄膜条按串并联方式连接，第一磁阻薄膜条与第二磁阻薄膜条相差的相位为90°，第二磁阻薄膜条与第三磁阻薄膜条相位相差90°，第三磁阻薄膜条与第四磁阻薄膜条相差的相位为90°，第四磁阻薄膜条与第一磁阻薄膜条相差的相位为90°；其中第一磁阻薄膜条与第三磁阻薄膜条平行，第二磁阻薄膜条与第四磁阻薄膜条平行，并且磁阻膜条上都应用了Barber电极结构，Barber电极的方向与各向异性磁阻薄膜的长轴方向成45°(如附图2所示)。

其中，

所述各向异性磁阻层的四条各向异性磁阻效应完全相同的磁阻薄膜条选用的是具有各向异性磁阻效应的铁镍合金。

所述铁镍合金中铁的含量为20％。

所述第一磁阻薄膜条、第二磁阻薄膜条、第三磁阻薄膜条、第四磁阻薄膜条的平面形状为连续连接的S形。

所述衬底采用的材料是Si。

所述绝缘层采用的是SiO₂，具有非磁性、良好的绝缘性、稳定的化学性质、强度硬度高拉伸性好。

Barber电极层采用的材料为铝。

顶层电极层所用的材料是铜。