RU189844U1 - The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect - Google Patents
The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect Download PDFInfo
- Publication number
- RU189844U1 RU189844U1 RU2018139669U RU2018139669U RU189844U1 RU 189844 U1 RU189844 U1 RU 189844U1 RU 2018139669 U RU2018139669 U RU 2018139669U RU 2018139669 U RU2018139669 U RU 2018139669U RU 189844 U1 RU189844 U1 RU 189844U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- crystal
- nanostructures
- hubs
- magnetoresistive effect
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 57
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 claims 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009623 Bosch process Methods 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к микроэлектронике и может быть использована в конструкциях датчиков магнитного поля и магнитополупроводниковых микросистем.Конструкция преобразователя магнитного поля на основе наноструктур, обладающих гигантским магниторезистивным эффектом, содержит кристалл 1 и четыре магниторезистора, выполненных на поверхности кристалла, соединенных слоем алюминия в мостовую схему Уинстона с расположением активных плеч 2 между двумя концентраторами магнитного поля 3 из магнитомягкого материала и опорных плеч 4, расположенных под экранами 5. Концентраторы магнитного поля 3 размещены в заглублениях 6, выполненных в кристалле 1. Вдоль концентраторов магнитного поля 3 размещены экраны 5, выполненные из магнитомягкого материала. На обратной стороне кристалла 1 дополнительно установлен магнит 7 с расположением полюсов магнита под концентраторами магнитного поля 3. Магниторезисторы выполнены из многослойных тонкопленочных наноструктур с гигантским магниторезистивным эффектом.Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в обеспечении возможности определения направления вектора магнитного поля за счет формирования нечетной выходной характеристики преобразователя магнитного поля с сохранением чувствительности преобразователя магнитного поля без увеличения энергопотребления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to microelectronics and can be used in the construction of magnetic field sensors and magnetic semiconductor microsystems. The design of a magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect contains a crystal 1 and four magnetoresistors made on the surface of the crystal connected by an aluminum layer to the Winston bridge with the location of the active arms 2 between two magnetic field 3 hubs of magnetic material and support arms 4, The hubs of the magnetic field 3 are located in the cavities 6, made in the crystal 1. Along the hubs of the magnetic field 3 are placed the screens 5, made of a magnetic material. On the reverse side of the crystal 1, an additional magnet 7 is installed with the location of the magnet poles under the magnetic field 3 hubs. The magnetoresistors are made of multilayer thin-film nanostructures with a giant magnetoresistive effect. The technical result obtained by implementing the inventive utility model is expressed in the account of the formation of an odd output characteristic of the magnetic field transducer while maintaining the sensitivity of the pre photoelectret magnetic field without increasing the power consumption. 1 hp f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к микроэлектронике и может быть использована в конструкциях датчиков магнитного поля и магнитополупроводниковых микросистем.The invention relates to microelectronics and can be used in the construction of magnetic field sensors and magnetic semiconductor microsystems.
Известны изобретения по патентам Российской Федерации №2216822 (МПК H01L 43/08, опубл. 20.11.2003), №2483393 (МПК H01L 43/08, В82В 1/00, опубл. 27.05.2013), в которых описаны магниторезистивные датчики с линейной нечетной вольт-эрстедной характеристикой (ВЭХ) магниторезистивного преобразователя магнитного поля, содержащие мостовые схемы и магнитные системы. В описанных датчиках магниторезистивные элементы выполнены из полосок металлических пленок с анизотропным магниторезистивным эффектом.Known inventions according to patents of the Russian Federation No. 2216822 (IPC H01L 43/08, publ. November 20, 2003), No. 2483393 (IPC H01L 43/08,
Известен магниторезистивный преобразователь магнитного поля по патенту Российской Федерации на полезную модель №150181 (МПК Н01L 43/00, опубл. 10.02.2015), содержащий магниточувствительный элемент, выполненный на поверхности кристалла из магниторезисторов, соединенных по мостовой схеме с расположением активных плеч между двумя концентраторами магнитного поля из магнитомягкого материала, которые размещены в заглублениях, выполненных в кристалле, магниторезисторы выполнены из многослойных структур с гигантским магниторезистивным эффектом. Данное техническое решение может быть использовано в качестве прототипа. Недостатком таких преобразователей магнитного поля является четная передаточная характеристика, которая не позволяет определить направление напряженности магнитного поля.Known magnetoresistive magnetic field transducer according to the patent of the Russian Federation for useful model No. 150181 (IPC Н01L 43/00, publ. 10.02.2015), containing a magnetically sensitive element made on the surface of a crystal from magnetoresistors connected in a bridge arrangement with the arrangement of active arms between two hubs The magnetic field of magnetic material, which are placed in the depths made in the crystal, the magnetoresistors are made of multilayer structures with a giant magnetoresistive effect. This technical solution can be used as a prototype. The disadvantage of such magnetic field converters is an even transfer characteristic, which does not allow to determine the direction of the magnetic field strength.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании преобразователя магнитного поля, обеспечивающего возможность определения направления напряженности магнитного поля.The technical problem addressed by the utility model is to create a magnetic field transducer that provides the ability to determine the direction of the magnetic field strength.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в обеспечении возможности определения направления вектора магнитного поля за счет формирования нечетной выходной характеристики преобразователя магнитного поля с сохранением его чувствительности без увеличения энергопотребления.The technical result obtained when implementing the claimed utility model is expressed in providing the possibility of determining the direction of the magnetic field vector by forming an odd output characteristic of the magnetic field transducer while maintaining its sensitivity without increasing power consumption.
Для достижения вышеуказанного технического результата в магниторезистивном преобразователе магнитного поля, содержащем четыре магниторезистора, выполненных на поверхности кристалла, соединенных слоем алюминия в мостовую схему Уинстона с расположением активных плеч между двумя концентраторами магнитного поля из магнитомягкого материала, которые размещены в заглублениях, выполненных в кристалле, где магниторезисторы выполнены из многослойных тонкопленочных наноструктур с гигантским магниторезистивным эффектом, дополнительно вдоль концентраторов магнитного поля размещены экраны, выполненные из магнитомягкого материала, причем опорные (неактивные) плечи магниторезистивного преобразователя магнитного поля расположены под экранами, а также на обратной стороне кристалла дополнительно установлен магнит, таким образом, что полюса магнита расположены под концентраторами магнитного поля.To achieve the above technical result in a magnetoresistive magnetic field transducer containing four magnetoresistors made on the surface of a crystal connected by a layer of aluminum to Winston's bridge circuit with the arrangement of active arms between two magnetic field concentrators made of magnetic material, which are placed in the cavities made in the crystal, where The magnetic resistors are made of multilayer thin-film nanostructures with a giant magnetoresistive effect, additionally Magnetic field hubs contain screens made of magnetic material, and the supporting (inactive) arms of the magnetoresistive magnetic field transducer are located under the screens, and a magnet is additionally installed on the back of the crystal so that the magnet poles are located under the magnetic field concentrators.
Установка магнита на обратной стороне кристалла позволяет сместить рабочую точку ВЭХ так, что получится нечетная выходная характеристика преобразователя магнитного поля. В преобразователе магнитного поля два активных плеча размещены в зазоре между двумя концентраторами магнитного поля, которые увеличивают величину магнитного поля, а два других плеча находятся под экранами и являются опорными. Экраны магнитного поля, выполненные из магнитомягкого материала, размещенные вдоль концентраторов магнитного поля над опорными плечами обеспечивают экранирование и сохранение чувствительности преобразователя магнитного поля без увеличения энергопотребления.Installing a magnet on the back of the crystal allows you to shift the working point of the VHE so that you get an odd output characteristic of the magnetic field transducer. In the magnetic field transducer, two active arms are placed in the gap between two magnetic field concentrators, which increase the magnetic field, and the other two arms are located under the screens and are reference. The magnetic field screens, made of magnetic material, placed along the magnetic field hubs above the support arms provide shielding and preservation of the sensitivity of the magnetic field transducer without increasing power consumption.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг. 1 - схематичное изображение расположения магниторезисторов;FIG. 1 - a schematic representation of the location of the magnetic resistors;
Фиг. 2 - схематичное изображение преобразователя;FIG. 2 shows a schematic representation of a converter;
Фиг. 3 - схематичное изображение преобразователя разрез А-А.FIG. 3 is a schematic representation of the transducer section A-A.
Конструкция преобразователя магнитного поля на основе наноструктур, обладающих гигантским магниторезистивным эффектом, содержит кристалл 1 и четыре магниторезистора, выполненных на поверхности кристалла, соединенных слоем алюминия в мостовую схему Уинстона с расположением активных плеч 2 между двумя концентраторами магнитного поля 3 из магнитомягкого материала и опорных плеч 4, расположенных под экранами 5 (фиг. 1-3). Концентраторы магнитного поля 3 размещены в заглублениях 6, выполненных в кристалле 1. Вдоль концентраторов магнитного поля 3 размещены экраны 5, выполненные из магнитомягкого материала. На обратной стороне кристалла 1 дополнительно установлен магнит 7 с расположением полюсов магнита под концентраторами магнитного поля 3. Магниторезисторы выполнены из многослойных тонкопленочных наноструктур с гигантским магниторезистивным эффектом. Гигантский магниторезистивный эффект наблюдается в многослойных структурах, содержащих нанослои из ферромагнитных материалов (на основе сплавов Fe, Ni, Со), чередующихся с нанослоями из проводящих металлов Cu, Ag, Au или сплавов на их основе.The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect contains a
Активное и опорное плечи конструкции преобразователя магнитного поля на основе наноструктур, обладающих гигантским магниторезистивным эффектом, содержат четыре магниторезистивных элемента, соединенных слоем алюминия в мостовую схему Уинстона.The active and supporting arms of the magnetic field converter design based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect contain four magnetoresistive elements connected by a layer of aluminum to Winston's bridge circuit.
Концентраторы магнитного поля изготавливаются из холоднокатаной пермаллоевой ленты или электрохимическим осаждением из раствора. Заглубления 6 в кристалле 1 формируются методом плазмохимического травления с высоким аспектным соотношением (Bosch-процесс). Сформированные заглубления 6 позволяют разместить концентраторы магнитного поля 3 максимально близко к чувствительной части магниточувствительного элемента.Magnetic field concentrators are made of cold rolled permalloy tape or by electrochemical deposition from a solution. The depths of 6 in the
Применяемые в преобразователях магнитного поля многослойные тонкопленочные наноструктуры с гигантским магниторезистивным эффектом обеспечивают четную выходную характеристику, что означает то же самое изменение в сопротивлении для любого направления магнитного поля. При этом, при воздействии магнитного поля на все плечи выходной сигнал будет равняться нулю, поэтому в заявленном преобразователе магнитного поля используется два активных и два опорных плеча. Активные плечи размещены в зазоре между двумя концентраторами магнитного поля, которые увеличивают напряженность внешнего магнитного поля, а два других, опорных плеча, располагаются под специализированными экранами из пермаллоя и являются экранированными от магнитного поля. Для смещения рабочей точки ВЭХ, на обратной стороне кристалла размещается магнит с расположением полюсов магнита под концентраторами магнитного поля. Таким образом, происходит формирование нечетной выходной характеристики.Multilayer thin film nanostructures used in magnetic field converters with a giant magnetoresistive effect provide an even output characteristic, which means the same change in resistance for any direction of the magnetic field. At the same time, when the magnetic field is applied to all shoulders, the output signal will be zero, therefore, in the claimed magnetic field converter, two active and two support arms are used. Active shoulders are placed in the gap between two magnetic field concentrators, which increase the intensity of the external magnetic field, while the other two supporting arms are located under specialized permalloy screens and are shielded from the magnetic field. To offset the working point of the VHH, a magnet with the location of the magnetic poles under the magnetic field concentrators is placed on the back of the crystal. Thus, an odd output characteristic is generated.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139669U RU189844U1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139669U RU189844U1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU189844U1 true RU189844U1 (en) | 2019-06-06 |
Family
ID=66792628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139669U RU189844U1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU189844U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195680U1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-02-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Three axis magnetic field transducer |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7639005B2 (en) * | 2007-06-15 | 2009-12-29 | Advanced Microsensors, Inc. | Giant magnetoresistive resistor and sensor apparatus and method |
RU150181U1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-02-10 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" МИЭТ | MAGNETIC CONVERTER |
RU2568148C1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-11-10 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" МИЭТ | Magnetoresistive converter |
US20160072057A1 (en) * | 2010-12-23 | 2016-03-10 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated magnetoresistive sensor, in particular three-axis magnetoresistive sensor and manufacturing method thereof |
RU2636141C1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-11-20 | Роберт Дмитриевич Тихонов | Film system for forming magnetic field |
-
2018
- 2018-11-08 RU RU2018139669U patent/RU189844U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7639005B2 (en) * | 2007-06-15 | 2009-12-29 | Advanced Microsensors, Inc. | Giant magnetoresistive resistor and sensor apparatus and method |
US20160072057A1 (en) * | 2010-12-23 | 2016-03-10 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated magnetoresistive sensor, in particular three-axis magnetoresistive sensor and manufacturing method thereof |
RU150181U1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-02-10 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" МИЭТ | MAGNETIC CONVERTER |
RU2568148C1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-11-10 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" МИЭТ | Magnetoresistive converter |
RU2636141C1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-11-20 | Роберт Дмитриевич Тихонов | Film system for forming magnetic field |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195680U1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-02-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Three axis magnetic field transducer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5518661B2 (en) | Semiconductor integrated circuit, magnetic detector, electronic compass | |
JP6220971B2 (en) | Multi-component magnetic field sensor | |
US11125835B2 (en) | AMR-type integrated magnetoresistive sensor for detecting magnetic fields perpendicular to the chip | |
US8076930B2 (en) | Thin film 3 axis fluxgate and the implementation method thereof | |
CN110662939A (en) | Coil Actuated Sensor with Sensitivity Detection | |
JP5882444B2 (en) | Magnetic field measuring apparatus and magnetic field measuring method | |
JP7099731B2 (en) | Low noise reluctance sensor with multi-layer magnetic modulation structure | |
RU189844U1 (en) | The design of the magnetic field transducer based on nanostructures with a giant magnetoresistive effect | |
JP6958538B2 (en) | Magnetic field detector and magnetic field detection method | |
US20060055614A1 (en) | Apparatus for detection of the gradient of a magnetic field, and a method for production of the apparatus | |
Dezuari et al. | New hybrid technology for planar fluxgate sensor fabrication | |
RU2436200C1 (en) | Magnetoresistive sensor | |
JP2002532894A (en) | Magnetic field sensor with giant magnetoresistance effect | |
CN113008419A (en) | Magneto-resistance type integrated stress sensor and preparation method and application thereof | |
Dimitropoulos et al. | A micro-fluxgate sensor based on the Matteucci effect of amorphous magnetic fibers | |
JP2003215222A (en) | Magneto-resistance effect element sensor | |
JPS59168381A (en) | Magnetic sensor | |
RU2568148C1 (en) | Magnetoresistive converter | |
RU150181U1 (en) | MAGNETIC CONVERTER | |
RU2338207C1 (en) | Velocity converter with electric jamming compensation | |
CN113884956B (en) | Antimony-indium compound semiconductor magneto-resistive continuous current sensor and method for manufacturing same | |
RU2453949C1 (en) | Magnetoresistive gradiometer transducer | |
RU2279737C1 (en) | Variable-resistance transducer | |
JPS6040196B2 (en) | Magnetoelectric conversion device | |
JP2011007685A (en) | Magnetic sensor |