磁阻传感器的工作原理

1. 1 　磁阻效应
物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等强磁性金属,当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时, 电阻几乎不随外加磁场变化;当外加磁场偏离金属的内磁化方向时,此类金属的电阻值将减小, 这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。
1. 2 　磁阻传感器
HMC1021Z型磁阻传感器由长而薄的玻莫合金(铁镍合金) 制成, 利用标准的半导体工艺, 将薄膜附着在硅片上,如图1 (a) 。

当沿着铁磁合金带的长度方向施加一个电流,在垂直于电流的方向施加一个磁场时,合金带自身的阻值会发生最大的变化。同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带,一条是置位/ 复位带,该传感器遇强磁场感应时,将产生磁畴饱和现象, 此偏置磁场带用来磁畴排列的复位(即恢复灵敏度) ,也可用来置位或复位输出的极性; 另一条是偏置磁场带,用来产生一个偏置磁场以补偿环境磁场。

HMC1021Z型磁阻传感器是一维磁阻微电路集成芯片,是一种单边封装的磁场传感器,感应与管脚平行方向的磁场,其结构为惠斯登电桥, 如图1 (b) 。其中供电电源为Ub , 在电阻器中有电流流过。在电桥上施加一个偏置磁场H , 使得两个相对放置的电阻器的磁化方向朝着电流方向转动, 引起电阻阻值增大;另外两个相对放置的电阻器的磁化方向背向电流方向转动,引起电阻阻值减小。

R 为薄膜电阻;ΔR/ R 为阻值的相对变化量; Ub 为传感器的工作电压。 

磁阻效应传感器

磁阻效应传感器是根据磁性材料的磁阻效应制成的。磁性材料(如坡莫合金)具有各向异性，对它进行磁化时，其磁化方向将取决于材料的易磁化轴、材料的形状和磁化磁场的方向。如下图2-1所示，当给带状坡莫合金材料通电流I时，材料的电阻取决于电流的方向与磁化方向的夹角。如果给材料施加一个磁场B(被测磁场)，就会使原来的磁化方向转动。如果磁化方向转向垂直于电流的方向，则材料的电阻将减小;如果磁化方向转向平行于电流的方向，则材料的电阻将增大。磁阻效应传感器一般有四个这样的电阻组成，并将它们接成电桥。在被测磁场B作用下，电桥中位于相对位置的两个电阻阻值增大，另外两个电阻的阻值减小。在其线性范围内，电桥的输出电压与被测磁场成正比。

磁阻传感器已经能制作在硅片上，并形成产品。其灵敏度和线性度已经能满足磁罗盘的要求，各方面的性能明显由于霍尔器件。迟滞误差和零点温度漂移还可采用对传感器进行交替正向磁化和反向磁化的方法加以消除。由于磁阻传感器的这些优越性能，使它在某些应用场合能够与磁通门竞争。

FNN-3300就是用的磁阻传感器，在市场上占据很重要的地位，所以证明在电子罗盘中磁阻式的是优于霍尔效应及磁通门的。