CN118011293A - 具有能自由选择的磁工作点的磁阻磁场传感器 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及具有能自由选择的磁工作点的磁阻磁场传感器。本发明公开了一种磁阻磁场传感器(100)，该磁阻磁场传感器具有四个磁阻元件(110、120、130、140)，其中四个磁阻元件布置在惠斯通全桥电路中。在第一半桥中布置分别具有相反的电导变化行为的第一和第二磁阻元件(110、120)。在第二半桥中布置分别具有相反的电导变化行为的第三和第四磁阻元件(130、140)。当没有施加外部磁场(B＝0T)时，四个磁阻元件中的至少两个磁阻元件具有不同的电导(G1、G2、G3、G4)。当施加具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，四个磁阻元件中的每两个磁阻元件具有相同的电导。

Description

具有能自由选择的磁工作点的磁阻磁场传感器

技术领域

本文描述的创新方案涉及一种磁阻磁场传感器。该磁阻磁场传感器具有多个磁阻传感器元件，其电导或电阻响应于施加的外部磁场而改变。在这里提出的磁阻磁场传感器中，能够以简单且成本高效的方式和方法移动磁工作点和/或电工作点，使得相应的工作点处于不等于零(B≠0T)的磁场强度中。

背景技术

磁阻传感器也被简称为xMR传感器。这包括例如TMR传感器(隧道磁阻)、AMR传感器(各向异性磁阻)、GMR传感器(巨磁阻)、CMR传感器(庞磁阻)等。

原则上，在磁阻传感器的情况下，当传感器暴露于磁场时，磁阻传感器的电阻或电导发生变化。原则上，xMR传感器在此识别平行于参考方向的场强。这通过借助于不同的磁阻传感器元件的基于电阻的测量来进行。

作为xMR传感器的一个示例，列举基于磁隧道电阻原理的TMR传感器。磁隧道电阻基于在磁隧道结、所谓的MTJ(磁隧道结)中出现的磁阻效应。MTJ在最简单的情况下包括两个铁磁层(FML)，例如由CoFe制成。在两个铁磁层之间存在隧道势垒层(TB)，例如由Al₂O₃或MgO制成。如果隧道势垒足够薄，通常为几纳米或更薄，则电子可以从一个铁磁层“隧穿”通过隧道势垒到达其他铁磁层。这种状态在传统的物理学中被禁止，因此磁隧道电阻的原理是纯量子力学现象。

与GMR效应类似，由反铁磁体构成的层被布置成与两个铁磁层中的一个铁磁层相邻。反铁磁层用于在一个方向上固定直接邻接的铁磁层的磁化方向，使得其固定的磁化方向不能被外部场改变。直接邻接反铁磁层的这个铁磁层因此也被称为固定层或钉扎层(PL)。相反，不直接与反铁磁层邻接的上部的铁磁层不被固定，从而其磁化方向可以遵循外部磁场。因此该未固定的铁磁体层的磁化方向是可以自由旋转的，因此该铁磁体层也被称为自由层(FL)。

自由层的磁化方向例如可以借助外部磁场旋转。在此，自由层相对于钉扎层的取向或磁化方向确定隧道触点的电导或电阻。如果自由层的磁化方向平行于钉扎层的磁化方向延伸，则电子可以更容易地隧穿隧道势垒，由此隧道触点(MTJ)具有高电导或低电阻。相反，如果自由层的磁化方向与钉扎层的磁化方向对置、即反平行地定向，则电子不再能够如此简单地隧穿隧道势垒，由此提高隧道触点(MTJ)的电阻或者说减小其电导。

由于上述原因，xMR传感器可以例如用作测量线性行进距离的传感器、或者也用作角度传感器(360°)，其中，可以借助MTJ的电导确定外部磁场的取向。在此，所检测的原始信号作为差分输出信号被提供用于通过微控制器的处理。

如果，例如通过施加的磁各向异性，MTJ的自由层具有用于其磁化的固有复位力，则可以将传感器用于探测外部施加的磁场的场强。这样的磁各向异性例如可以通过偏置场也或者通过经由结构形状引发的形状各向异性来施加。该各向异性于是导致：随着外部磁场强度的增加，自由层的磁化改变并且在关断外部磁场之后占据其定义的初始状态。作为结果，获得随着外部磁场的线性电导变化，该线性电导变化可以用于测量外部磁场强度。用于提供定义的基态的另外可行方案是使用自由层几何形状，该自由层几何形状出于能量原因迫使构造自由层的涡流磁化，如下面进一步详细解释的那样。

与AMR和GMR传感器不同，在TMR变型方案中，电流方向在层平面中不是水平的，而是垂直的。这也被称为CPP配置(电流垂直于平面)。此外，基于XMR的技术具有比硅基霍尔元件高一百倍的信噪比的优点。该优点使得能够提高基于TMR的磁场传感器的带宽，并且因此高精度和快速的测量才是可能的。在TMR传感器中，由于所基于的桥电路的输出电压大，可以尽可能放弃另外的信号放大。由此在系统层面上可用的微控制器架构可以直接评估TMR传感器信号并且可以实现非常快的反应时间。

常见的xMR传感器具有惠斯通全桥电路，其中四个相同的隧道触点在各两个半桥中互相连接。在每个半桥处可以分别分接模拟输出信号。在差分测量中，将这两个输出信号彼此组合，以便获得差分输出信号。

为了实现均衡的惠斯通测量电桥，使用没有场从外部作用时具有相同电导的四个xMR元件。利用从外部作用的场，各两个对置的xMR元件具有相反的行为，即它们增加或降低其电导。因此单个磁场分量的存在导致差分输出信号。

在这种具有四个相同的xMR元件的惠斯通电桥配置中，xMR传感器总是在B＝0T时处于其静止状态中，即xMR传感器的磁工作点总是处于B＝0T。一般而言，工作点被定义为在不存在信号时、即当没有外部磁场(B＝0T)时的xMR传感器静止状态。

因为四个xMR元件是相同的，所以在不存在磁场时惠斯通全桥是平衡的，即两个半桥上施加相同的输出信号，从而在不存在磁场时，差分输出信号等于零。因此当不存在外部磁场(B＝0T)时，xMR传感器处于磁静止状态中。xMR传感器的磁工作点因此处于0T(特斯拉)。

因为四个xMR元件是相同的，所以两个半桥也用作分压器，其中，在每个半桥处不存在磁场的情况下，分别精确地降低一半供电电压(1/2*VDD)。因此当不存在外部磁场(B＝0T)时，xMR传感器处于电静止状态中。因此当不存在外部磁场(B＝0T)时，xMR传感器的电工作点处于1/2*VDD。

现在存在这样的应用，其中期望不同的工作点。例如人们希望将磁工作点(即在两个半桥上施加相同的输出电压的场)从B＝0T移动到另外的值，例如移动到B＝0.1T＝100mT，从而当施加100mT的外部磁场时，差分输出信号正好为零。该特性例如对于如下应用是令人感兴趣的，在所述应用中应当探测围绕现有的磁(偏置)场的变化(减小和/或增加)，而不必将明显的桥输出信号在电路技术方面作为信号偏移而处理或减去。磁工作点例如可以借助不同的磁偏置场在MTJ处移动。然而，这种方法在实践中几乎不可执行。

备选地或附加地，可能期望将电工作点从1/2*VDD移动到其他值，例如移动到2/3*VDD。为此，例如将附加的欧姆电阻置于在惠斯通全桥与供电电压之间的支路中、或者置于在惠斯通全桥与接地之间的支路中。根据欧姆电阻的数值，可以将xMR传感器的电工作点或静止位置从1/2*VDD移动到期望值(例如2/3*VDD)。该欧姆电阻因此也被称为移位电阻或移位电阻器。

但是欧姆电阻降低了惠斯通测量电桥上的电位，这导致xMR传感器的灵敏度减小。由此可能导致测量不准确性。此外，该移位电阻器是除了惠斯通全桥还必须构建的附加构件，这又增加了电路的复杂性并且还呈现另外的潜在的缺陷源。

因此期望改进磁阻传感器，使得磁阻传感器的磁工作点和/或电工作点可移动，而不显著地降低传感器的灵敏度。

发明内容

该目的通过具有根据本发明的磁阻磁场传感器来实现。该磁阻磁场传感器的另外的实施方式和有利方面分别在以下内容中提到。

根据本文所述的创新方案，提出了具有四个磁阻元件的磁阻磁场传感器，其中每个磁阻元件响应于外部磁场分别经受电导变化。在此，四个磁阻元件布置在惠斯通全桥电路中，其中在第一半桥中布置具有相反的电导变化行为的第一磁阻元件和第二磁阻元件，并且其中在第二半桥中布置分别具有相反的电导变化行为的第三磁阻元件和第四磁阻元件。四个磁阻元件被如下确定大小，使得当没有施加外部磁场时、即当B＝0T时，这些磁阻元件具有至少两个不同的电导G1、...、G4(例如，(G1＝G4)≠(G2＝G3))。例如，在B＝0T时，分别具有相同电导变化行为的第一对磁阻元件(例如，第一和第四磁阻元件)可以具有第一共同电导(例如，G1＝G4)，并且分别具有相同电导变化行为的第二对磁阻元件(例如，第二和第三磁阻元件)可以具有不同的第二共同电导(例如，G2＝G3)。同样可以想到，当不施加外部磁场时，即当B＝0T时，所有四个磁阻元件均具有彼此不同的电导(例如，G1≠G2≠G3≠G4)。然而，当存在具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，四个磁阻元件中的各两个磁阻元件具有恰好相同的电导。也就是说，分别具有相反电导变化行为的第一对磁阻元件(例如第一和第三磁阻元件)和分别具有相反电导变化行为的第二对磁阻元件(例如第二和第四磁阻元件)则分别具有相同的电导。然而，也可以想到，在存在具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场的情况下，所有四个磁阻元件具有相同的电导。

附图说明

一些实施例在附图中示例性地呈现并且在下面被阐述。示出了：

图1示出以TMR堆叠为例的磁阻元件的示意结构，

图2示出处于惠斯通全桥配置中的常规磁阻传感器的等效电路图，

图3A示出根据实施例的磁阻传感器的等效电路图，其中没有施加外部磁场，并且其中惠斯通电桥是不平衡的，

图3B示出图3A中的磁阻传感器的等效电路图，其中施加具有预先定义的磁场强度的外部磁场并且所述惠斯通电桥是平衡的，并且其中磁工作点和所述电工作点移动，

图3C示出图3A中的磁阻传感器的等效电路图，其中施加具有预先定义的磁场强度的外部磁场并且惠斯通电桥是平衡的，并且其中仅磁工作点移动，

图4A示出常规磁阻传感器的惠斯通电桥的等效电路图，其具有用于移动电工作点的附加移位电阻器，

图4B示出根据实施例的磁阻传感器的惠斯通电桥的等效电路图，其具有移动的电工作点而无需要附加的移位电阻器，

图5示出用于呈现电工作点和磁工作点的移动的图表，

图6示出根据实施例的平面内磁场传感器的示意俯视图，

图7示出具有涡流磁化结构的根据实施例的磁阻元件，

图8A示出根据实施例的互相串联连接的MTJ阵列的示意侧视图，

图8B是图8A中的MTJ阵列的示意俯视图，

图9示出根据实施例的互相串联连接的MTJ阵列的示意俯视图，其中有针对性地停用各个MTJ，

图10是根据实施例的多个互相串联连接的MTJ阵列的示意俯视图，其中有针对性地停用各个MTJ，并且

图11是根据实施例的磁阻磁场传感器的示意图，其中该磁阻磁场传感器被设计成检测线性行进距离变化。

具体实施方式

下面参考附图更详细描述实施例，其中，具有相同或相似功能的元件设置有相同的附图标记。

在本公开的范围内反映或描述的方法步骤也可以以不同于反映或描述的顺序实施。此外，涉及装置的特定特征的方法步骤可以与装置的该相同特征互换，反之亦然。

如果在本公开内提到电导，则可以将其理解为电导。由于电导被定义为电阻的倒数，因此应当理解，在本公开文本内，电阻可以相应地作为电导的同义词使用。如果谈及电导变化，那么也可以将其同时理解为电阻的倒数变化。

这里描述的磁阻磁场传感器可以被设计为平面内磁场传感器，其尤其测量芯片平面中在特定方向上的磁场分量(例如，在y方向上的By)。只要在此提到具有预先定义的磁场强度的外部磁场，则该外部磁场尤其可以理解为相应的平面内磁场分量(例如By)。

一般地，这里介绍的原理也适用于平面外磁场分量(例如z方向上的Bz)。例如，当传感器具有平面外磁化的自由层与平面外磁化的钉扎层的组合以在平面外磁场下生成变化的输出信号时，传感器可以具有对平面外磁场分量的灵敏度。因此下面借助平面内磁场分量对本发明实施的描述不应被理解为限制性的。

图1首先为了引入而示出作为磁阻传感器的一个示例的TMR堆叠10的结构。TMR堆叠10也可以称为磁隧道势垒MTJ(磁隧道结)。TMR堆叠10具有铁磁性钉扎层11，其磁化方向12借助于处于其之下的反铁磁层13被固定。铁磁自由层14对置地布置。其磁化方向15不是固定的并且可以跟随外部磁场。在自由层14和钉扎层11之间布置隧道势垒层16。在TMR堆叠10的外表面上可以布置电极17、18，在电极上可以施加电压19。

不仅自由层14而且钉扎层11都分别在层平面或芯片平面中磁化。因此自由层14的磁化方向15可以通过层平面中的外部磁场而旋转。在微观上观察，自由层14由许多磁畴组成，如果没有另外的磁力(如磁各向异性和耦合力)作用在自由层14上，则这些磁畴的磁化方向在没有外部场的情况下仅微弱地定向。通过施加外部磁场，这些畴的磁化在外部场的方向上定向，并且在场方向上产生自由层14的平均磁化方向15。自由层14的磁性行为，尤其是在没有外部磁场的情况下，取决于许多因素，例如自由层14的材料组成(即饱和磁化)、厚度、形状和面积。

由于在纳米范围内的层厚度极小，电子可以隧穿隧道势垒16并且引起通过TMR堆叠10的电流。在此，TMR堆叠10的电阻或电导通过自由层14与钉扎层11的磁化方向15、12之间的角度而被确定，并且因此取决于外部磁场的方向和强度。

磁阻传感器例如可以用作旋转角度传感器，以便精确地确定旋转构件的角度位置。如果例如外部磁场的方向改变，例如由于磁性构件的旋转，则这引起在自由层14中的磁化方向15的旋转。根据外部场的取向，自由层14的磁化方向15可以具有关于钉扎层11的磁化方向12平行或反平行的场分量。自由层14的磁化15相对于钉扎层11的磁化方向12的反平行取向(如图1中所示)导致高电阻或低电导，平行定向导致TMR堆叠10的低总电阻或高电导。这两个极端之间的取向于是相应地导致了其之间的总电阻或电导。

如果要测量外部施加的磁场的强度，则自由层14需要复位力，该复位力在外部磁场关断之后又使该自由层回到定义的磁化状态。变得更强的外部磁场将抵抗复位力越来越多地引起自由层14的磁化状态的改变并且因此引起电导变化，这在一定的磁场范围内导致随着外部磁场强度线性的电导变化。这样的复位力例如可以通过所施加的磁各向异性、如形状各向异性来感应。如果例如在x方向上设定该形状各向异性(例如通过在x方向上长形延伸的形状)，则其表示相对于外部施加的y磁场分量的复位力。

在关于形状、层厚度和横向尺寸的特定前提下，在自由层14中也可以形成涡流磁化作为稳定的基本状态，如在另外的描述中还更准确地描述的那样。涡流磁化的优点主要在于，其具有在任意的平面内磁场方向上的复位力。

图2示出具有四个相同TMR堆叠体21、22、23、24的TMR磁场传感器20的等效电路图，TMR堆叠体以惠斯通全桥配置互相连接。TMR堆叠21、22、23、24也可以称为TMR传感器元件，或者也可以简单地称为传感器元件。四个布置在惠斯通电桥中的TMR传感器元件21、22、23、24一起构成磁阻传感器。

第一TMR传感器元件21和第二TMR传感器元件22布置在第一半桥中。第三TMR传感器元件23和第四TMR传感器元件24布置在第二半桥中。在每个半桥上分别设置一个输出信号端子VOUT1、VOUT2。

TMR传感器元件21、22、23、24具有取决于磁场的可变电阻行为，也就是说，这些TMR传感器元件根据主要的外部磁场改变其电阻。因此TMR传感器元件21、22、23、24在图2中示出的等效电路图中以电阻的形式呈现，其中，其相应的取决于磁场的可变电阻行为借助直接在其下面绘制的箭头31、32、33、34来象征表示。箭头31、32、33、34表示各个钉扎层的磁化方向。在此，第一和第二TMR传感器元件21、22的相应的钉扎层的磁化方向分别反平行地定向，并且第三和第四TMR传感器元件23、24的相应的钉扎层的磁化方向同样分别反平行地定向。

当没有施加外部磁场、即B＝0T(特斯拉)时，四个TMR传感器元件21、22、23、24是相同的，即每个TMR传感器元件21、22、23、24在数值上具有相同的电阻。因此首先在两个输出信号端子VOUT1、VOUT2上施加相同的输出信号，从而在没有外部磁场的情况下，首先在两个输出信号端子VOUT1和VOUT2处没有设定差分电压。磁工作点因此处于B＝0T。

因为四个TMR传感器元件21、22、23、24相同，所以当外部磁场不存在时，两个半桥处的输出电压自动地总是处于供电电压的一半，也就是说，在两个输出信号端子VOUT1、VOUT2处分别存在VDD/2。因此电工作点总是处于VDD/2。

到目前为止描述的磁阻传感器20的配置导致在说明书引言中提到的缺点。因此例如不能简单地将磁工作点和/或电工作点设定到其他值上。然而，本文描述的创新概念创造了针对这个问题的解决方案。

图3A示出根据本文描述的创新方案的磁阻磁场传感器100的一个实施例的等效电路图。磁阻磁场传感器100具有四个磁阻元件110、120、130、140，其中每个磁阻110、120、130、140元件响应于外部磁场分别经受电导变化。这基于上述磁阻效应。

四个磁阻元件110、120、130、140布置在惠斯通全桥电路中。在第一半桥(图3A中的左半桥)中布置了分别具有相反的电导变化行为的第一磁阻元件110和第二磁阻元件120。也就是说，如果在存在外部磁场的情况下第一磁阻元件110的电导增加，则第二磁阻元件120的电导相应地减少。这通过相应传感器元件110、120的相应钉扎层的对置指向的磁化方向111、121呈现。

在第二半桥(图3A中的右半桥)中布置有同样分别具有相反的电导变化行为的第三磁阻元件130和第四磁阻元件140。也就是说，如果在存在外部磁场的情况下第三磁阻元件130的电导增加，则第四磁阻元件140的电导相应地减少。这在此也再次通过相应传感器元件130、140的相应钉扎层的对置指向的磁化方向131、141呈现。

此外，第一和第三磁阻元件110、130具有相反的电导变化行为，并且第二和第四磁阻元件120、140具有相反的电导变化行为。

外部磁场可以是平面内定向的，即外部磁场可以具有x方向上的磁场分量和/或y方向上的磁场分量。在此，外部磁场可以在x-y平面中旋转360°。如上所述，相应磁阻元件110、120、130、140的自由层的磁化可以遵循外部磁场在x-y平面中的运动。因此可以说，相应磁阻元件110、120、130、140的自由层相对于其分别固定的钉扎层旋转。因此相应的磁阻元件110、120、130、140的电导根据自由层相对于钉扎层的取向而改变。因此能够确定磁体的准确的旋转角度位置。这样的磁阻传感器100因此可以被设计为旋转角度传感器。

然而，同样可以想到的是，这里提出的磁阻磁场传感器100被设计成检测线性行进距离变化。也就是说，磁阻磁场传感器100可以检测磁体或外部磁场的线性运动。线性运动是沿着运动方向的直线运动，优选地在一个维度上或以一个自由度运动。在此可以是沿着直线的运动，也就是说，是两个点之间的最短连接。

例如如果主要仅存在一个方向上的外部磁场分量(例如，y方向上的By)并且磁阻元件110、120、130、140的相应自由层具有(例如，由形状各向异性引起的)磁性复位力，以便在关断外部磁场分量之后总是占据相同的定义的磁性状态，则因此也可以确定外部磁场分量的场强。只要在此提到具有预先定义的磁场强度的外部磁场，则这可以理解为相应的磁场分量(例如By)，该磁场分量平行于或反平行于待检测的线性行进距离变化延伸。

图11示出用于检测线性行进距离变化的示例性应用，其中相对于磁阻传感器100在y方向上具有平面内磁场分量的磁体135经由沿着z轴的移动(参见双箭头136)而改变其在磁阻传感器100的位置处的场强。利用磁阻传感器100测量的由于场强变化的信号改变允许测量磁体135的位置或测量磁体135与磁阻传感器100的距离。备选地或附加地，磁体135沿着y轴的移动也可以在磁阻传感器100的位置处产生磁场分量在y方向上的变化，使得也可能探测磁体135沿着y轴的线性行进距离变化。

在图3A所绘出的磁阻传感器100的非限制性示例中，相应磁阻元件110、120、130、140的钉扎层分别在正y方向或负y方向上定向。钉扎层的定向或取向在此也称为磁化方向。如果此时在磁化方向上、也就是在钉扎层的定向上(在此：在y方向上)没有外部磁场，即By＝0mT，则四个磁阻元件110、120、130、140具有不同的输出电导G0_1、...、G0_4。与开始提到的传统磁阻传感器相比，根据实施例的四个磁阻元件110、120、130、140恰好不相同。

每个磁阻元件110、120、130、140可以具有可以全部彼此不同的单独的输出电导G0_x。输出电导G0_x表示在磁化方向上没有主要的外部磁场、例如在By＝0mT时的相应电导。

在图3A中所示的非限制性实施例中，对于0.15％/mT的假定的灵敏度，第一磁阻元件110在By＝0mT的情况下具有326μS的输出电导G0_1。第二磁阻元件120在By＝0mT的情况下具有220μS的输出电导G0_2。第三磁阻元件130在By＝0mT的情况下具有440μS的输出电导G0_3。并且第四磁阻元件140在By＝0mT的情况下具有163μS的输出电导G0_4。

因为所有四个磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4在By＝0mT时彼此不同，所以惠斯通全桥也可以被称为不平衡的惠斯通全桥。

这里纯粹示例性在数值上给出的输出电导G0_1、...、G0_4的数值应理解为不受限制。它们根据所期望的待设定的磁工作点和/或电工作点来确定。

图3B现在示出磁阻传感器100的相同等效电路图，但是是在外部磁场在磁化方向111、121、131、141(这里：在y方向上)具有不等于零的期望场强的磁场分量的情况下，即By≠0mT。期望的场强可以表示传感器100的磁工作点应当朝其移动的场强值。所期望的场强例如可以处于By＝100mT，使得磁工作点因此处于By＝100mT。该值在此也纯示例性地提及并且因此不应理解为限制性的。

如在图3B中可以看出的，相应磁阻传感器元件110、120、130、140的电导G1、G2、G3、G4根据外部磁场的取向而改变。一旦达到在磁化方向111、121、131、141上的磁场分量的所期望的数值(例如By≠0mT＝100mT)，传感器100处于磁工作点中。在此，具有相反电导变化行为的两个磁阻元件分别具有相同的电导。在图3B中所示的示例中，第一磁阻元件110和第三磁阻元件130(具有分别相反的电导变化行为)具有相同的电导，例如G1＝G3＝375μS，并且第二磁阻元件120以及第四磁阻元件140(具有分别相反的电导变化行为)分别具有相同的电导，例如G2＝G4＝188μS。

在这种情况下，也就是说在达到传感器100的磁工作点时，惠斯通全桥被平衡。

惠斯通全桥的两个半桥用作分压器，其中在第一半桥中可以设置第一输出端子Vout1，并且其中在第二半桥中可以设置第二输出端子Vout2。由于在磁工作点(例如，在By≠0mT＝100mT)中，第一半桥中的两个磁阻元件110、120分别具有与第二半桥中的两个磁阻元件130、140相同的电导，所以相同的输出信号被施加到两个输出端子Vout1和Vout2上。因此在磁工作点中，差分信号Vout1-Vout2＝0。

如图3B中所示，在磁工作点处(例如，在By≠0mT＝100mT处)，第一和第三磁阻元件110、130的共同电导(G1＝G3＝375μS)可以不同于第二和第四磁阻元件120、140的共同电导(G2＝G4＝188μS)。因此在输出端子Vout1和Vout2两者处，不同于1/2VDD的输出电压下降。例如，在两个输出端子Vout1、Vout2处的磁工作点处，2/3VDD的输出电压可以下降。

因此也能够将1/2VDD的电工作点移动到任意的值，例如2/3VDD。该值也仅被理解为示例性的，并且根据布置在相应半桥中的磁阻元件110、120、130、140的电导G1、...、G4的数值来确定。

本文描述的创新方案的优点尤其在于，例如可以纯粹借助适当选择四个磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4来移动电工作点。因此可以省略附加的移位电阻器。

对此可参考图4A和图4B。图4A示出传统的磁阻传感器20的等效电路图。为了移动电工作点，这里在惠斯通电桥与接地之间设置移位电阻器150。

相比之下，图4B示出根据实施例的磁阻磁场传感器100的等效电路图。由于上述讨论地确定输出电导G0_1、...、G0_4的大小，电工作点也可以在没有附加的移位电阻器的情况下移动。

图3C示出根据本文描述的创新方案的磁阻磁场传感器100的另外的实施例。具有与图3A和图3B中相同或类似功能的相同或类似构件设有相同的附图标记。与图3B中示出的变型方案的一个差异在于，当施加具有预先定义的磁场强度By≠0mT的磁场时，所有磁阻元件110、120、130、140具有相同的电导。在这里示出的非限制性示例中，所有四个磁阻元件110、120、130、140例如具有相同的250μS的值。

因此在两个输出信号端子Vout1、Vout2中的每个输出信号端子处存在一半的供电电压1/2VDD。因此与图3B相比，电工作点没有移动。相反，磁工作点在此也移动到值By≠0mT。

在这种情况下，B＝0T时的输出电导G0_1、...、G0_4会与图3A中所示的示例偏离。这里，例如，在B＝0T时，分别具有相同电导变化行为的第一对磁阻元件(例如，第一和第四磁阻元件110、140)将具有第一共同电导(例如，G1＝G4)，并且分别具有相同电导变化行为的第二对磁阻元件(例如，第二和第三磁阻元件120、130)将具有不同的第二共同电导(例如，G2＝G3)。

总体上，因此可以确定，利用本文描述的创新性磁阻磁场传感器100，可以以简单的方式和方法移动磁工作点和/或电工作点。

当两个输出信号端子Vout1和Vout2上的差分电压等于零、即Vdiff＝Vout1-Vout2＝0时，磁阻传感器100精确地处于磁工作点中。这又恰好是如下情况，即外部磁场具有例如在y方向上的磁场分量，该磁场分量具有不等于零的预先定义的磁场强度，例如By≠0mT＝100mT。为了实现这一点，磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4可以分别被确定大小，使得当达到By≠0mT的预先定义的磁场强度时，在两个输出信号端子Vout1和Vout2处分别减小相同的输出电压。

例如(在达到By≠0mT的预先定义的磁场强度的情况下)，至少第一半桥中的第一磁阻元件110和第二半桥中的第三磁阻元件130可以具有相同的电导，即G1＝G3。同时，第一半桥中的第二磁阻元件120以及第二半桥中的第四磁阻元件140可以具有相同的电导，也就是说G2＝G4。如果当达到期望的磁场强度By≠0mT时所有电导G1、...、G4都具有相同的值，即G1＝G2＝G3＝G4，则电工作点不移动。因此在每个输出信号端子Vout1、Vout2处分别存在一半供电电压，即Vout1＝Vout2＝1/2VDD。

备选地或附加地，能够移动电工作点。在这种情况下，当达到期望的磁场强度By≠0mT时，第一磁阻元件110和第三磁阻元件130的相同电导G1＝G3不同于第二磁阻元件120和第四磁阻元件140的相同电导G2＝G4。在这种情况下，两个输出信号端子Vout1、Vout2处的输出电压处于与1/2VDD不同的值，例如处于2/3VDD。

图5示例性地示出用于呈现移动的磁工作点和电工作点的图表。示出根据在y方向上指向的磁场分量By的场强的两个输出信号端子Vout1、Vout2处的输出电压。曲线181示出第一输出信号端子Vout1处的输出信号。曲线182示出第二输出信号端子Vout2处的输出信号。

在两个曲线181、182相交的点上存在工作点。在此可以看出，磁工作点处于具有预先定义的磁场强度By≠0T＝100mT的磁场分量。这里，差分输出信号等于零，即Vdiff＝Vout1-Vout2＝0。

同时，在此电工作点也移动。假设1V的供电电压VDD，电工作点不是1/2VDD＝0.5V，而是被移动到VDD＝0.667V(＝2/3VDD)的示例性值，即在两个输出信号端子Vout1和Vout2上分别施加2/3VDD＝0.667V。

图6示出根据实施例的磁阻磁场传感器100的俯视图。这里可以看到芯片衬底190，接地端子1、供电端子3以及第一输出信号端子4和第二输出信号端子2处于芯片衬底上。在中心，先前描述的磁阻元件110、120、130、140(不可见地)处于惠斯通全桥配置中。

为了说明，图6示出前面提到的平面内磁场分量Bx和By。它们处于芯片衬底190的芯片平面中。磁场分量Bz从芯片平面中向外指出来并且因此也称为平面外。

因此本文描述的创新磁场传感器100被设计为平面内传感器，该平面内传感器测量芯片平面中的至少一个磁场分量，例如在y方向上取向的磁场分量By。为此，所使用的磁阻元件110、120、130、140的相应的钉扎层分别平行于或反平行于待测量的磁场分量By取向。

如果例如再次观察图3A至图3C，可以看出，各个钉扎层(由箭头111、121、131、141呈现)的定向分别平行于或反平行于待测量的磁场分量By取向。例如，第一磁阻元件110和对角对置的第四磁阻元件140的相应的钉扎层可以分别与待测量的磁场分量By平行定向(参见箭头111、141)，而第二磁阻元件120和对角对置的第三磁阻元件130的相应的钉扎层可以分别与待测量的磁场分量By反平行定向(参见箭头121、131)。

如先前已经提到的，相应磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4尤其取决于相应的钉扎层的取向。输出电导G0_1、...、G0_4所依赖的另外的因子是相应的磁阻元件110、120、130、140的灵敏度。下表显示对此的数字示例。

在表格中说明了电阻值来代替迄今所使用的电导。在前两行中输入了对于具有S＝0.15％/mT灵敏度的磁阻元件110、120、130、140的数值。与此相比较，在第三和第四行中录入了具有S＝0.20％/mT灵敏度的磁阻元件110、120、130、140的数值。

在第一行中，当没有外部磁场或没有磁场分量、也就是By＝0mT时，电阻值被录入。这对应于磁阻元件110、120、130、140的先前讨论的输出电导G0_1、...、G0_4。电阻或者输出电导都是不同的。因此，全桥在By＝0mT时不平衡。

在第二行中，当施加具有预先定义的磁场强度By≠0mT的磁场时(这里：By＝47mT)，在第二行中输入灵敏度为S＝0.15％/mT的元件的电阻值。如先前参照图3B描述的，第一磁阻元件110或第三磁阻元件130的电导和电阻值是相同的。此外，第二磁阻元件120和第四磁阻元件140的电导或电阻值相同。因此电桥在具有预先定义的磁场强度By≠0mT的磁场中(这里：By＝47mT)被平衡。

在表格的第三行中，当没有施加外部磁场或没有施加磁场分量、也就是By＝0mT时，录入了具有S＝0.20％/mT灵敏度的元件的电阻值。这对应于磁阻元件110、120、130、140的先前讨论的输出电导G0_1、...、G0_4。在此，各个电阻或输出电导又全部不同。然而，与第一行相比可以看出，这些值彼此不同。

表1因此应当注意，磁阻元件110、120、130、140的相应输出电导G0_1、...、G0_4不仅取决于相应的钉扎层的取向，而且还取决于磁阻元件110、120、130、140的灵敏度。

磁阻元件110、120、130、140的灵敏度首先是固有特性。但是，该灵敏度也可以通过磁阻元件110、120、130、140的造型或几何形状来影响。

图7示出具有涡流磁化结构的磁阻元件110的实施例。涡流磁化是平面内磁化，具有自闭合的磁通。涡流磁化的优点尤其在于，通过外部磁场的剩磁化尽可能是无磁滞的。涡流磁化尤其在具有非长形的几何形状的结构中形成。

这里示例性描绘的磁阻元件110具有基本卵形或圆形的柱体形状。磁阻元件110可以与参考图1如上所述类似地具有钉扎层11(PL)，其磁化方向借助于处于其下的反铁磁层13固定。在钉扎层11上方可以布置由隧道势垒层16分离的自由层14(FL)。

自由层14的磁化方向不是固定的并且因此可以遵循外部磁场。由于圆形的柱体形状，在初始状态中，即在外部磁场不占优势的情况下，在自由层14中出现基本环形的磁化160，该磁化也可以称为涡流磁化。该环形的涡流磁化160是平面内、即在x-y平面中形成的，并且具有闭合的磁通。在环形的涡流磁化160内可以设定基本垂直于平面内涡流磁化160指向的平面外、即在z方向上设定的磁场分量161。

在特定的边界条件下，涡流磁化状态在能量上可以是优选的状态，在施加和关断外部磁场之后总是又占据该状态。这对应于自由层的固有复位力，如上面已经进一步描述的，该固有复位力使得能够测量外部施加的磁场的场强。

磁阻元件110具有直径D_MR。自由层14具有层厚度t_FL。原则上，所有四个磁阻元件110、120、130、140可以具有这样的几何形状，在该几何形状中构造了涡流磁化结构160。磁阻元件110、120、130、140的上述磁灵敏度可以例如借助几何造型的改变来设定，例如借助自由层14的直径D_MR和/或层厚度t_FL的改变来设定。通过改变相应磁阻元件110、120、130、140的灵敏度，可以如前面参照表格所解释的那样设定或定义相应磁阻元件的输出电导G0_1、...、G0_4。

下面描述如何可以精确地设定磁阻元件110、120、130、140的输出电导以便实现本文描述的创新磁阻磁场传感器100的非限制性的可行方案。

如在说明书引言中所提到的，磁阻元件具有至少一个磁隧道触点MTJ(磁隧道结)。隧道触点有时确定相应磁阻元件的电导率或输出电导(即，在B＝0T时的电导)。为了精确地设定输出电导，建议将多个MTJ布置在MTJ阵列上，并且在需要时将多个MTJ阵列互相连接。此外，可以有针对性地停用各个MTJ，以便精确地设定相应磁阻元件的所期望的电导或电阻值。

图8A示出磁阻元件110的这样的实施例的侧视图并且图8B示出俯视图。这将以TMR元件为例来阐述，但也适用于其他磁阻元件，例如GMR元件。

多个、即至少两个单个隧道触点MTJ(磁隧道结)301、302、303可以彼此并联连接。在该示例中，三个MTJ 301、302、302彼此并联连接，这借助于标记3P在图8B中说明。在该示例中，多个MTJ 301、302、303沿着列(从上向下)布置。它们形成一维阵列401，其也可以被称为行阵列。

多个这样的阵列401、402可以串联连接。在该示例中，两个一维阵列401、402彼此串联连接，这借助于标记2S在图8B中说明。此外，如本文所示，第二一维阵列402具有彼此并联连接的多个MTJ 304、305、306。

借助于分别在两侧接触各个MTJ 301、306的下部的电极310、311和上部的电极321、322、323，不仅可以实现将各个MTJ 301、...、306分别并联连接成阵列401、402而且可以实现将多个阵列402、402串联连接。

在图8A中示出电流“I”。电流水平流过电极310、311、321、322、323并且垂直流过各个MTJ 301、...、306。这对应于CPP配置(电流垂直于平面)。

图9示出多个阵列401、402、403的俯视图，这些阵列以前面描述的方式和方法互相连接。根据本文描述的创新方案，现在可以有针对性地停用各个MTJ。也就是说，在停用的相应MTJ处针对性地中断电流；该MTJ不再为整个阵列的电导率作出贡献。

在这里绘出的示例中，在第一阵列401中，停用单个MTJ 301，这用叉号呈现。因此在该一维阵列401中，最初三个MTJ中的仅两个MTJ是活跃(aktiv)的，这用标记2P’象征表示。

此外，在该示例中，在第二阵列402中，停用两个单独的MTJ 304、305，使得最初三个MTJ 304、305、306中的仅一个MTJ 306是活跃的。这用标记1P’象征表示。

在第三阵列403中，没有MTJ被停用，即所有MTJ 307、308、309是活跃的。

总电阻然后根据并联和串联的MTJ计算。

图10示出另外的实施例。在此，纯示例性地，十二个一维阵列401、402、...、411、412以上述方式和方法串联连接。这里，每个阵列401、402、...、411、412分别具有24个单个的MTJ 301、302、303、...，这些MTJ以上述方式和方法互相并联连接。在该非限制性示例中，在第十一和第十二阵列411、412中，各两个MTJ被针有对性地停用，这用叉号来标识。因此分别在第十一和第十二阵列411、412中，最初24个MTJ中的仅22个MTJ是活跃的。

借助这种有针对性的对单个MTJ 301、302、303、...的停用，磁阻元件110、120、130、140的相应输出电导G0_1、...、G0_4可以被精确地设定。

原则上，具有任意数量的单个的MTJ 301、302、...的阵列401、402、...是可能的，所述MTJ能够以上述方式和方法互相并联连接。并联连接的MTJ的数量越大，则在MTJ停用时电导变化就越小，并且可以越准确地设定所确定的电导。此外，可以想到任意数量的单个阵列401、402、...，所述阵列能够以上述方式和方法互相串联连接。

活跃的或被停用的MTJ 301、302、...的数量以及互相连接的阵列401、402、...的数量在此取决于相应的磁阻元件110、120、130、140的期望的输出电导G0_1、...、G0_4。在实验中，通过有针对性地停用各个MTJ，实现了与所期望的输出电导偏离仅0.02％的输出电导。例如通过移除相应的MTJ或者通过移除与相应的MTJ的电极接触，可以在实践中实现MTJ的有针对性的停用。

因此在此可以概括地确定如下：为了设定期望的磁工作点和/或电工作点，可以借助不同布局来设定各个磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4。在上述的创新方案中，磁阻元件可以具有任意数量的阵列401、402、...，其中任何数量的MTJ 301、302、...可以互相并联和串联连接。这种阵列方案使得能够高精度地相对适配输出电导G0_1、...、G0_4。

注意，尤其四个磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4之间的相对关系起作用、但电导的相应绝对值不起作用，以满足在特定的非零磁场强度(By≠0mT)下的前提Vdiff＝0。

除了相对电导变化外，磁阻元件110、120、130、140应当具有限定的磁灵敏度。在此，涡流磁化的上述方案是有利的，因为由此可以以简单的方式和方法执行布局中的变化(例如相应磁阻元件的直径D_MR)以及整个磁阻元件的适配(例如自由层14的层厚度t_FL的变化)，以便设定相应磁阻元件110、120、130、140的期望灵敏度。

根据本文提出的创新方案，磁阻元件110、120、130、140的电和磁参数设定得越精确，磁工作点的移动可以被实施得越精确。

通过精确地设定磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4，可以实现具有在By＝0mT时不平衡的惠斯通全桥的上述磁阻磁场传感器100，其中在存在具有By≠0T(例如，By＝100mT)的预先定义的磁场强度的外部磁场时，惠斯通全桥自身平衡。当第一半桥中的第一磁阻元件110、120和第二半桥中的与第一磁阻元件反平行磁化的第二磁阻元件130、140分别具有相同的电导时，则该桥平衡，从而在两个半桥处施加相同的输出电压并且差分输出信号等于零，即Vdiff＝Vout1-Vout2＝0。这描述了磁阻传感器100的磁工作点。根据在此所描述的方案，可以任意地移动磁工作点(在单个磁阻元件的最大可能磁测量范围内)。

如果施加具有By≠0T(例如By＝100mT)的预先定义的磁场强度的外部磁场、并且所有磁阻元件在全桥的平衡状态下具有相同电导，则一半供电电压1/2VDD分别施加在两个半桥的两个输出信号端子Vout1、Vout2上。因此电工作点在此处于1/2VDD。然而，如果第一对磁阻元件110、130具有相同的电导，并且第二对磁阻元件120、140具有相同电导、并且该电导与第一对110、130的电导不同，则由此可以以上述方式和方法移动电工作点。电工作点可以(在磁阻元件的负载能力和欧姆定律的范围内)任意移动。

这里所介绍的磁阻磁场传感器100例如可以用于测量线性磁场。该磁阻磁场传感器例如可以用于智能手机的光学系统中的光学图像稳定或焦点控制。

总体上，磁阻磁场传感器100尤其可以具有以下特征：

·离散的惠斯通全桥，

·如果不存在待测量的平面内磁场分量(例如By)、即By＝0mT，则电桥是不平衡的，即所有四个磁阻元件110、120、130、140具有不同的输出电导G0_1、...、G0_4，使得差分输出电压Vdiff不等于零，

·如果存在具有预先定义的磁场强度的待测量的平面内磁场分量(例如By)、即By≠0mT，则电桥被平衡，即第一半桥中的磁阻元件110、120总体具有与第二半桥中的磁阻元件130、140相同的总电导，使得差分输出电压Vdiff等于零，

·输出电导G0_1、...、G0_4的电失适可以如此选择，使得当施加具有By≠0mT的预先定义的场强的外部磁场时，这对应于所期望的磁工作点，全桥被平衡，

·传感器100可以以例如250μA的恒定电流运行，这导致VDD～1V的供电电压，

·传感器100可以具有移动的电工作点，即，当施加具有预先定义的场强B≠0mT的外部磁场时，两个半桥处的输出电压分别≠1/2VDD，

·传感器100可以具有移动的磁工作点，即当施加具有预先定义的场强B≠0mT的外部磁场时，差分输出电压等于零，

·两个磁阻元件110、130与供电电压连接，另外两个磁阻元件120、140与接地连接，

·磁阻元件110、120、130、140不是相同的，而是在电气上有区别的，即所有四个磁阻元件110、120、130、140在初始状态中(即在By＝0mT时)具有不同的输出电导G0_1、...、G0_4，

·各一个半桥中的两个磁阻元件在外部磁场存在的情况下分别具有相反的电导变化行为，也就是说，第一半桥中的第一磁阻元件110和第二磁阻元件120分别具有相反的电导变化行为，并且第二半桥中的第三磁阻元件130和第四磁阻元件140分别具有相反的电导变化行为，

·第一半桥中的每一个磁阻元件和第二半桥中的对置的磁阻元件分别具有相反的电导变化行为，也就是说，第一半桥中的第一磁阻元件110和第二半桥中的第三磁阻元件130分别具有相反的电导变化行为，并且第一半桥中的第二磁阻元件120和第二半桥中的第四磁阻元件140分别具有相反的电导变化行为，

·在存在具有预先定义的场强B≠0mT的外部磁场的情况下，在第一半桥中的第一和第二磁阻元件110、120一起具有与在第二半桥中的第三和第四磁阻元件130、140相同的总电导。

磁场传感器100可以被设计为线性平面内磁性传感器，即，模拟输出对于特定的磁场分量(例如By)是线性的。磁场传感器100可以具有差分模拟输出Vdiff＝Vout1-Vout2。磁场传感器100可以基于TMR技术。在存在具有预先定义的场强B≠0mT的外部磁场的情况下，每个半桥处的平均输出电压Vout1、Vout2可以相同，并且还可以不等于一半供电电压。

在此提出的磁阻磁场传感器100还具有以下优点：

·可以仅通过适配各个磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4来设定任何磁工作点(差分输出电压等于零时的磁场)，

·可以仅通过适配各个磁阻元件110、120、130、140的输出电导G0_1、...、G0_4来设定任何电工作点(在两个半桥处的平均输出电压)，

·不需要移位电阻器，即，磁阻磁场传感器100保持其全灵敏度，

·在同时高信号强度的情况下，磁阻磁场传感器100具有低复杂性。

上述实施例仅是对本文描述的创新方案的原理的说明。应理解的是，本文描述的布置和细节的修改和变化对于其他本领域技术人员而言将是显而易见的。因此意图是，本文描述的方案仅由所附权利要求的保护范围来限制，并且不是由本文中借助实施例的描述和阐述所呈现的具体细节来限制。

尽管有些方面结合装置被描述，但是应当理解，这些方面也呈现对相应方法的描述，从而装置的框或结构元件也可以理解为相应的方法步骤或方法步骤的特征。与此类似地，结合方法步骤或者作为方法步骤描述的方面也表示对相应装置的相应的框或细节或特征的描述。

Claims (14)

1.一种磁阻磁场传感器(100)，具有：

四个磁阻元件(110、120、130、140)，其中每个磁阻元件(110、120、130、140)响应于外部磁场分别经受电导变化，

其中所述四个磁阻元件(110、120、130、140)布置在惠斯通全桥电路中，其中，

在第一半桥中布置分别具有相反的电导变化行为的第一磁阻元件(110)和第二磁阻元件(120)，并且其中，

在第二半桥中布置分别具有相反的电导变化行为的第三磁阻元件(130)和第四磁阻元件(140)，

其中当没有施加外部磁场时，即在B＝0T时，所述四个磁阻元件(110、120、130、140)具有至少两个不同的电导(G1、G2、G3、G4)，以及

其中当施加具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，所述四个磁阻元件(110、120、130、140)中的各两个磁阻元件具有相同的电导。

2.根据权利要求1所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中所述第一磁阻元件(110)和第三磁阻元件(130)分别具有相反的电导变化行为，并且其中，所述第二磁阻元件(120)和第四磁阻元件(140)分别具有相反的电导变化行为。

3.根据权利要求1或2所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中当施加具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，所述第一磁阻元件(110)和第三磁阻元件(130)分别具有相同的电导，即G1＝G3，并且

其中，当施加具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，所述第二磁阻元件(120)和第四磁阻元件(120)分别具有相同的电导，即G2＝G4。

4.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中所述第一半桥具有第一输出端子(Vout1)，并且其中所述第二半桥具有第二输出端子(Vout2)，并且

其中当施加具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，两个输出端子(Vout1、Vout2)之间的差分输出电压正好为零。

5.根据权利要求4所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中在B≠0T时的所有四个磁阻元件各自具有相同的电导，使得当施加具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，在两个半桥的两个输出端子(Vout1、Vout2)处的输出信号分别等于VDD/2。

6.根据权利要求4所述的磁阻磁场传感器，

其中在B≠0T时，所述第一磁阻元件(110)和第三磁阻元件(130)的电导(G1、G3)不同于所述第二磁阻元件(120)和第四磁阻元件(140)的电导(G2、G4)，使得当施加具有预先定义的磁场强度B≠0T的外部磁场时，在两个半桥的两个输出端子(Vout1、Vout2)处的输出信号分别≠VDD/2。

7.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中所述第一磁阻元件(110)和第三磁阻元件(130)分别与供电端子(VDD)连接，并且

其中，所述第二磁阻元件(120)和第四磁阻元件(140)分别与接地端子(GND)连接。

8.根据权利要求7所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中在所述惠斯通全桥与所述供电端子(VDD)之间和/或在所述惠斯通全桥与所述接地端子(GND)之间没有布置欧姆电阻。

9.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中所述磁阻磁场传感器(100)被设计为平面内传感器，所述平面内传感器测量所述芯片平面中的磁场分量(By)，并且

其中所述磁阻元件(110、120、130、140)分别具有与待测量的磁场分量(By)平行或反平行取向的钉扎层(11)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中所述磁阻磁场传感器(100)被设计成检测线性的行进距离变化。

11.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中每个磁阻元件(110、120、130、140)具有单独的输出电导(G0_1、G0_2、G0_3、G0_4)，其中所述输出电导标示没有主要的外部磁场、即B＝0T时的相应的所述电导，并且

其中，相应的磁阻元件(110、120、130、140)的相应的单独的所述输出电导(G0_1、G0_2、G0_3、G0_4)取决于：

·相应的所述磁阻元件(110、120、130、140)的钉扎层(11)的取向，和

·相应的所述磁阻元件(110、120、130、140)的灵敏度。

12.根据前述权利要求中任一项所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中所述磁阻元件(110、120、130、140)分别被设计为TMR元件。

13.根据权利要求12所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中每个TMR元件(110、120、130、140)具有多个MTJ阵列(401、402)，所述MTJ阵列分别具有多个磁隧道结(301、...、306)-所谓的MTJ，所述磁隧道结的总数量和连接确定相应的所述TMR元件(110、120、130、140)的输出电导(G0_1、...、G0_4)，

其中在单个MTJ阵列(401、402)上的所述磁隧道触点(301、…、306)彼此并联连接，并且其中多个MTJ阵列(401、402)彼此串联连接，并且

其中相应的所述TMR元件(110、120、130、140)的所述输出电导(G0_1、...、G0_4)能够借助于一个或多个MTJ阵列(401、402)的各个隧道触点(301、...、306)的有针对性的停用而精确地设定。

14.根据权利要求12或13所述的磁阻磁场传感器(100)，

其中在初始状态中没有主要的外部磁场、即在B＝0T时，所述TMR元件(110、120、130、140)的自由磁性层(14)具有在平面中有闭合磁通的涡流磁化结构(160)，并且

其中所述TMR元件(110、120、130、140)的磁灵敏度能够借助于几何成型的变化、例如借助于相应TMR元件(110、120、130、140)的自由磁性层(14)的直径D_MR和/或层厚度t_FL的变化来设定。