精品免费AV一区二区三区_久久精品国产精品亚洲色婷婷色欲_国产美女爆乳呻吟视频_91三级三级三级黄色_国产一级手机毛片_9i传媒有限公司_精品久久久BBBB人妻_亚洲三级电影网站_欧美一性一乱一交一视频_成人A片产无码免费视频在线观看,XXXX高潮大喷水XXXX,欧美丰满熟妇乱XXXXX图片,男生??吸奶头图片

TMR磁傳感器技術(shù)的發(fā)展背景 - 磁傳感器知識 - 設計資料
磁傳感器知識

TMR磁傳感器技術(shù)的發(fā)展背景

發(fā)布日期:2012年01月08日    瀏覽次數(shù):32516

 早在1975年,Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道結(jié)(Magnetic Tunnel Junctions, MTJs)(注:MTJs的一般結(jié)構(gòu)為鐵磁層/非磁絕緣層/鐵磁層(FM/I/FM)的三明治結(jié)構(gòu))中觀察到了TMR效應,。但是,,這一發(fā)現(xiàn)當時并沒有引起人們的重視。在這之后的十幾年內(nèi),,TMR 效應的研究進展十分緩慢(注:TMR效應產(chǎn)生機理是自旋相關(guān)的隧穿效應。)

  1988 年,巴西學者Baibich在法國巴黎大學物理系Fert教授領(lǐng)導的科研組中工作時,首先在Fe/Cr多層膜中發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻(GMR)效應,。TMR效應和GMR效應的發(fā)現(xiàn)導致了凝聚態(tài)物理學中新的學科分支——磁電子學的產(chǎn)生。20年來,,GMR效應的研究發(fā)展非常迅速,,并且基礎研究和應用研究幾乎齊頭并進,已成為基礎研究快速轉(zhuǎn)化為商業(yè)應用的國際典范,。

  隨著GMR效應研究的深入,,TMR效應開始引起人們的重視。盡管金屬多層膜可以產(chǎn)生很高的GMR值,,但強的反鐵磁耦合效應導致飽和場很高,,磁場靈敏度很小,從而限制了GMR效應的實際應用,。MTJs中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合,,只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向,從而實現(xiàn)隧穿電阻的巨大變化,,故MTJs較金屬多層膜具有高得多的磁場靈敏度,。同時,,MTJs這種結(jié)構(gòu)本身電阻率很高、能耗小,、性能穩(wěn)定,。因此,MTJs無論是作為讀出磁頭,、各類傳感器,,還是作為磁隨機存儲器(MRAM),都具有無與倫比的優(yōu)點,,其應用前景十分看好,,引起世界各研究小組的高度重視。

  TMR效應由于具有磁電阻效應大,、磁場靈敏度高等獨特優(yōu)勢,,從而展示出十分誘人的應用前景。概括來說,,TMR 材料主要用于計算機硬盤的讀出磁頭,、MRAM和各類磁傳感器。

 目前,,高密度,、大容量和小型化已成為計算機存儲的必然趨勢。上世紀90年代初,磁電阻型讀出磁頭在硬磁盤驅(qū)動器中的應用,,大大促進了硬磁盤驅(qū)動器性能的提高,,使其面記錄密度達到了Gb/in2的量級。十幾年來,,磁電阻磁頭已從當初的各向異性磁電阻磁頭發(fā)展到GMR磁頭和TMR磁頭,。TMR磁頭材料的主要優(yōu)點是磁電阻比和磁場靈敏度均高于GMR磁頭,而且其幾何結(jié)構(gòu)屬于電流垂直于膜面(CPP)型,,適合于超薄的縫隙間隔,。

 基于TMR效應制作的MRAM具有集成度高、非易失性,、讀寫速度快,、可重復讀寫次數(shù)大、抗輻射能力強,、功耗低和壽命長等優(yōu)點,,它既可以做計算機的內(nèi)存儲器,也可以做外存儲器,。作為內(nèi)存儲器,,與市場上通用的半導體內(nèi)存儲器相比,它的優(yōu)點是非失性,、存取速度快,、抗輻射能力強,;作為外存儲器,它比Flash存儲器存取速度快1000倍,,而且功耗小,,壽命長。與硬磁盤相比,,它的優(yōu)勢是無運動部件,,使用起來與Flash存儲器一樣方便。TMR材料還可以做成各種高靈敏度磁傳感器,,用于檢測微弱磁場和對微弱磁場信號進行傳感,。由于此類傳感器體積小、可靠性高,、響應范圍寬,,在自動化技術(shù)、家用電器,、商標識別,、衛(wèi)星定位、導航系統(tǒng)以及精密測量技術(shù)方面具有廣闊的應用前景,。


高靈敏度——被檢測信號的強度越來越弱,,需要磁性傳感器靈敏度得到極大提高。應用方面包括電流傳感器,、角度傳感器,、齒輪傳感器,、太空環(huán)境測量,。

(1)電流傳感器:需要檢測到nA級別的電流,即使加上聚磁環(huán),,也需要磁性傳感器本身的檢測精度達到nT的水平

(2)角度傳感器:<0.01的分辨率

(3)齒輪傳感器:齒輪的精細化以及傳感器到齒輪的間距的最大化,,導致磁性信號變得非常微弱

(4)太空環(huán)境測量:分辨率<0.015nT

(5)基于磁性異常檢測的海洋布防等:<0.02pT的檢測分辨率

 

溫度穩(wěn)定性——更多的應用領(lǐng)域要求傳感器的工作環(huán)境越來越嚴酷,這就要求磁傳感器必須具有很好的溫度穩(wěn)定性,,行業(yè)應用包括汽車電子行業(yè),。

(1)汽車電子行業(yè):從滴水成冰的外部環(huán)境到滾燙的發(fā)動機內(nèi)部都必須工作

(2)智能電網(wǎng):可以迎接百年一遇的寒冷,也能堅守在發(fā)熱嚴重的封閉體內(nèi)

(3)航空航天領(lǐng)域:在有保護的情況下,,工作溫度的跨度也是非常大的

 

高頻特性——隨著應用領(lǐng)域的推廣,,要求傳感器的工作頻率越來越高,應用領(lǐng)域包括水表,、汽車電子行業(yè),、信息記錄行業(yè)。

(1)水表:可以檢測到0.0001m3的即時流量(> 10 kHz)

(2)汽車電子行業(yè):部件的精密控制,,要求信號的頻率越來越高(> 200 kHz)

(3)信息記錄行業(yè):要求數(shù)據(jù)傳輸率 > 1 GHz

 

低功耗——很多領(lǐng)域要求傳感器本身的功耗極低,,得以延長傳感器的使用壽命,。應用在植入身體內(nèi)磁性生物芯片,指南針等等,。

(1)植入身體內(nèi)磁性生物芯片

(2)使用電池供電的水表/氣表,,以及微功耗智能電表

(3)室外/野外磁性傳感器(磁性異常檢測儀、電子指南針,、手持式磁場探測儀等)

(4)航空航天用磁性傳感器

 

抗干擾性——很多領(lǐng)域里傳感器的使用環(huán)境沒有任何評比,,就要求傳感器本身具有很好的抗干擾性。包括電子羅盤,、金融磁頭等,。

(1)電子羅盤:大多數(shù)電路板產(chǎn)生的雜散磁場為地磁場的50倍以上;

(2)金融磁頭:內(nèi)部的各種電機產(chǎn)生的磁場的強度為磁性油墨磁場的50倍以上,;

(3)POS機磁頭:手機信號的磁場為磁頭磁場的5倍以上,;

(4)水表、氣表等,;

(5)汽車電子:發(fā)動機,、運動部件以及各種電線產(chǎn)生磁場的可以在10 Gs以上

 

小型化、集成化,、智能化——要想做到以上需求,,這就需要芯片級的集成,模塊級集成,,產(chǎn)品級集成

(1)芯片級的集成:傳感器 + ASIC數(shù)字式輸出,、標準化輸出

(2)模塊級集成:芯片 + 外部磁鐵 + 模具 + 電路基本功能的實現(xiàn)

(3)產(chǎn)品級集成:模塊 + 產(chǎn)品功能化、智能化

 

以上內(nèi)容部分摘錄于 《物理》38卷(2009年)6期,,作者:李彥波,,魏福林,楊正,;作者單位:蘭州大學磁學與磁性材料教育部重點實驗室 磁性材料研究所,。特此致謝!