Tmr近场磁通信系统的制作方法_2

文档序号:8717220阅读:来源:国知局
TMR近场磁通信系统在 听力回路模式(Loopsystemmode),T-coil模式和待机模式之间手动切换,其中待机模式 中桥式磁电阻传感器TMR[A]不工作。
[0030] 优选的,TMR近场磁通信系统,包括桥式磁电阻传感器TMR[C],桥式磁电阻传 感器TMR[C]和桥式磁电阻传感器TMR[A]分别检测两个相互垂直的磁场的分量,磁电阻 传感器TMR[C]是高灵敏度线性TMR传感器,用于检测AC磁场,桥式磁电阻传感器TMR[C] 的输出被缓冲并且与模拟电路中的音频放大器AC耦合。
[0031] 优选的,TMR近场磁通信系统,包括数字信号电路,数字信号电路包括比较器,的 比较器从桥式磁电阻传感器TMR[C]和桥式磁电阻传感器TMR[A]的输出端接收DC电信 号,比较器的输出端连接到数字信号输出端,并通过数字信号输出端将的桥式磁电阻传感 器TMR[A]输出信号的DC分量信息传输到音频电声装置。
[0032] 优选的,TMR近场磁通信系统,包括一个或多个额外的桥式磁电阻传感器 TMR[A1],TMR[A2],…,TMR[Ai] (i为正整数);所有磁电阻传感器TMR[Ai]具有不同的 Hsat;所有桥式磁电阻传感器TMR[Ai]与桥式磁电阻传感器TMR[A]检测相同方向的磁场 分量;的桥式磁电阻传感器TMR[Ai]是高灵敏度线性TMR磁电阻传感器,低灵敏度TMR磁 电阻传感器或非线性TMR磁电阻传感器;桥式磁电阻传感器TMR[A]和桥式磁电阻传感器 TMR[Ai]的输出经过缓冲,与模拟电路中的音频放大器AC耦合。
[0033] 优选的,TMR近场磁通信系统,至少一个桥式磁电阻传感器的偏移场大于其饱和 场,并使其在位于l〇~l〇〇G的磁场范围内运行,以取得最佳信噪比。
[0034] 优选的,TMR近场磁通信系统封装成薄膜覆晶封装(singlesemiconductor package),多芯片封装(C0F),或板上芯片封装(COB);桥式磁电阻传感器TMR[A]和桥式磁 电阻传感器TMR[Ai] (i为正整数)用晶粒翻转工艺制作。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案,下面将对实施例技术描述中 所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实 施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图 获得其他的附图。
[0036] 图1为MTJ剖面图,显示MTJ的层结构和测量电阻的电路;
[0037] 图2为常规的自旋阀GMR,TMR的磁电阻随外加磁场变化的转换曲线的示意图,其 钉扎层的磁化方向指向-H的方向;
[0038] 图3为常规的自旋阀GMR,TMR的磁电阻随外加磁场变化的转换曲线的的示意图, 其钉扎层的磁化方向指向+H的方向;
[0039] 图4为将多个TMR元件连接成电桥的一个臂的方法的简图;
[0040] 图5为由4个感应臂构成的全桥磁电阻传感器;
[0041] 图6为线性TMR全桥磁电阻传感器的转换曲线;
[0042] 图7为非线性TMR全桥磁电阻传感器的转换曲线;
[0043] 图8为只使用了一个TMR磁电阻传感器的TMR近场磁通信系统;
[0044] 图9为使用了两个TMR磁电阻传感器,其中一个专用于电话音频磁场信号采集的 TMR近场磁通信系统;
[0045] 图10为使用三个TMR磁电阻传感器,其中一个专用于电话音频磁场信号采集, 至少一个专用于听力回路磁场信号采集的TMR近场磁通信系统;
[0046] 图11为使用了两个TMR磁电阻传感器分别检测两个互相垂直的磁场的分量的TMR 近场磁通信系统,其中一个TMR磁电阻传感器专用于电话音频磁场信号采集,至少一个专 用于听力回路磁场信号采集的TMR近场磁通信系统;
[0047] 图12为使用了多个具有不同的Hsat的TMR磁电阻传感器的TMR近场磁通信系 统,增加了可检测到AC磁场的DC磁场阈值范围,超过该DC磁场阈值的AC磁场信号可以被 检测到;
[0048] 图13为可选的多个TMR磁电阻传感器,其拓宽了可检测到AC磁场的DC磁场阈值 范围,且AC磁信号能够用高灵敏度TMR传感器来检测。
【具体实施方式】
[0049] 图1是一个隧道结磁电阻(MTJ)元件的结构和其电阻值测量的示意图。一个标 准的MTJ层结构1包括由铁磁性被钉扎釕层4和反铁磁材料制成的钉扎层3磁耦合而 形成的磁性被钉扎层2,和由MgO或者A1203形成的隧道势垒层5。隧道势垒层5直接沉积 在铁磁性被钉扎釕层4上。铁磁层6沉积在隧道势垒层5的上面。磁性被钉扎层2的 磁矩方向8和敏感层的磁矩方向7的方向如箭头所示。钉扎层的磁化方向8相对固定地 被钉在一个方向,在不是很强的磁场强度条件下不会发生改变;相比较而言,敏感层的磁矩 方向7会随外部磁场的改变而变化。磁性自由层6的磁矩方向7用双箭头表不,被钉扎层 4的方向8用单箭头表示就是为了表明这种旋转自由度的区别。层3,4,5, 6的典型厚度 是0?lnm到十几nm.
[0050] 底部和顶部电极16和17与MTJ上层3和6直接接触,用来测量磁电阻。底部和 顶部电极16和17通常由非磁性的导电的金属制成,必须能承载通向欧姆表18的电流。 欧姆表18对MTJ的整个层结构施加一个已知的电压(或电流),并测量最后通过MTJ的 电流(或电压)。一般来说,隧道势垒层5提供大部分的电阻,例如:势垒层电阻为10, 000 ohms,其余部分电阻为10ohms。底部电极16位于绝缘层9上,绝缘层9则形成在基片 10上,绝缘层9的边缘伸出了底部电极16的边缘。基片10最常由硅制成,但也可以是玻 璃,耐热玻璃,GaAs,AlTiC或任何其它提供适当的晶圆集成特性的物资。尽管磁电阻传 感器并不总需要集成电路,但是硅由于适于加工集成电路而受青睐。
[0051] 图2是GMR或MTJ传感器的的电阻~外加磁场的常规输出曲线图,具有该曲 线的传感器适于线性磁场的测量。输出曲线30在低阻态21和高阻态22时饱和,RL和RH 分别代表低阻态21和高阻态22的电阻值。在介于两个饱和状态之间,输出曲线是外加磁 场H的线性曲线。外加磁场H的方向和传感器的敏感方向平行。钉扎层的磁化方向8和 敏感方向反平行时,钉扎层磁化方向指向-H的方向。当磁性自由层的磁化方向7与磁性 钉扎层的磁化方向8平行时,整个元件的测量电阻值在低阻态21;当磁性自由层的磁化 方向7与磁性钉扎层的磁化方向8反平行时,整个元件的测量电阻值在高阻态22。在 下面的部分将会描述,在自由层6相对与被钉扎层4的方向为0-180度之间,MTJ兀件1 的电阻取得位于高电阻和低电阻之间的值。
[0052]]输出曲线30不必相对于H=0点对称。典型的情况,饱和场25和26存在一个 偏移量% 23,使得低饱和场接近于H=0点。% 23值跟"桔子效应"或"Neel耦合"有关, 其值通常在1-25 0e,且与MR元件中铁磁薄膜的平正度有关,也取决于材料和加工工艺。% 23可以通过对TMJ元件的磁偏置来减小和增加。
[0053] 为了说明TMR近场磁通信系统的工作原理,在饱和场25和26之间,图2的输 出曲线可以近似地表示为:
[0054]
【主权项】
1. TMR近场磁通信系统,用于检测近场磁通信系统产生的AC和DC磁场,并将磁信号转 换成被音频电声装置接收的电信号,其特征在于,所述TMR近场磁通信系统包括 检测磁场的桥式磁电阻传感器TMR[A]; 与桥式磁电阻传感器TMR[A]的输出相连接的模拟信号电路,所述模拟信号电路包括 滤波器和放大器,所述滤波器将所述桥式磁电阻传感器TMR[A]输出的AC和DC电信号分 离,所述放大器放大所述AC电信号,模拟信号输出端将所述AC电信号传给所述音频电声装 置; 与所述桥式磁电阻传感器TMR[A]及所述模拟信号电路相连的电源电路和为所述电源 电路提供电力供应的电源输入端; 所述桥式磁电阻传感器TMR[A]是低灵敏度线性TMR磁电阻传感器,高灵敏度线性TMR 磁电阻传感器
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