[发明专利]磁传感器

说明书

技术领域

本发明涉及利用自旋阀型磁阻效应元件的磁传感器。

背景技术

近年来，使用了磁阻效应元件(MR元件)的电流传感器受到注目。电流传感器能够检测DC磁场，因此能够应用于混合动力车的电池控制等的较广的领域。

原来，MR元件的线性特性不突出，此外，具有用于检测外部磁场的有效灵敏度范围较窄的特征。因此，在将MR元件应用于磁传感器的情况下，如在日本特开平10-319103号公报以及日本特开平6-294853号公报中公开那样，需要例如通过对MR元件施加偏置磁场而使动作点向线性特性良好的区域位移。但是，根据该技术，由于MR元件的输出等受到限制，因此存在设计的自由度会下降的问题。

因此，在磁传感器领域中，作为解决该问题的方式，广泛使用磁平衡方式。所谓磁平衡方式，是在MR元件的周边设置线圈，通过反馈控制流通电流以使该线圈产生抵消外部磁场的测定用磁场，并根据该电流值获得作为测定对象的外部磁场的强度的方式(参照日本特开平11-64474号公报)。根据磁平衡方式，原理上能够确保突出的线性特性和较大的有效灵敏度范围，因此该方式适合于混合动力车的电池监视用传感器等计量高压直流电流的电流传感器。

像这样，期待将MR元件应用于磁传感器领域。并且，随着硬盘的磁头的发展，开发出高性能的自旋阀型MR元件，该期待逐渐得到提高。作为自旋阀型MR元件，有利用巨磁阻效应、在膜面内流通电流的CIP(CurrentIn-Plane，电流在平面内)型GMR元件、相对于膜面垂直流通电流的CPP(Current Perpendicular to Plane：电流垂直于平面)型GMR元件、以及通过相对于膜面垂直施加电压而产生的隧道效果来流通电流的TMR元件。

其中，TMR元件的输出特性格外突出，通过将该TMR元件应用于磁传感器领域，有望得到系统的S/N比的改善及电路结构的简单化等效果。

但是，自旋阀型MR元件不仅是上述的线性特性突出，还具有顽磁力Hc大、磁滞的特性。因而，在适用了上述的磁平衡方式的情况下，若发生控制电流的过冲，则存在不能正常测定外部磁场的问题。即，如果因过冲而MR元件达到一次磁化饱和，则其后由于其履历的影响，在磁滞曲线上的与原来不同的轨迹部分进行磁场的检测处理，因此发生大致为顽磁力Hc量的磁场强度的测定误差。

发明内容

本发明的课题是提供一种不受磁滞的影响而能够正常检测外部磁场的高性能磁传感器。

为了解决上述的课题，本发明的磁传感器包括自旋阀型磁阻效应元件、电压检测部、线圈以及电流控制部。

上述线圈通过流通电流，对上述自旋阀型磁阻效应元件提供测定用磁场。上述电压检测部在检测出上述自旋阀型磁阻效应元件的输出电压成为了规定的电压值时，将检测信号输出给上述电流控制部。

上述电流控制部控制上述电流，以使上述测定用磁场的强度从初始值单方面增加或单方面减少，在输入了上述检测信号时，将上述电流控制为使上述测定用磁场的强度回到上述初始值。

首先，本发明的磁传感器使用自旋阀型MR元件测定外部的磁场，从而能够如上所述那样大幅提高测定性能，实现小型化。

其次，根据本发明的磁传感器，线圈通过流通电流而对自旋阀型磁阻效应元件提供测定用磁场，并且，电流控制部控制电流，以使该测定用磁场的强度从初始值单方面增加或单方面减少，由此能够抵消测定对象的磁场或消除一部分。

并且，电压检测部检测自旋阀型磁阻效应元件的输出电压成为了规定的电压值，由此与上述的磁平衡方式同样，能够根据此时的线圈的电流值来计算测定对象的磁场的强度。

但是，上述的规定的电压值需要根据对自旋阀型磁阻效应元件提供的磁场和输出电压的关系来适当决定。优选地，使规定的电压值为在由线圈产生的磁场的强度与测定对象的磁场的强度相等的情况下检测的值。换言之，使规定的电压值为在没有对自旋阀型磁阻效应元件提供的磁场的情况下检测的值。

本发明的特征性的结构在于，上述的初始值为对自旋阀型磁阻效应元件提供饱和磁化的磁场的强度；以及如果电压检测部检测出自旋阀型磁阻效应元件的输出电压成为规定的电压值，则将检测信号输出给电流控制部，如果输入检测信号，则电流控制部控制线圈的电流，以使磁场的强度回到初始值。该结构与进行基于负反馈电路的反馈控制的磁平衡方式很大不同。