本发明专利技术公开了一种开关传感器，包括磁电阻元件和ASIC芯片，所述磁电阻元件与所述ASIC芯片相适配，并且所述磁电阻元件连接在所述ASIC芯片上，所述磁电阻元件为感应元件和/或参考元件，所述感应元件和所述参考元件为一个或者多个MTJ磁电阻元件串联组成。本发明专利技术利用MTJ磁电阻元件为敏感元件对靠近的铁磁物质进行感应，具有低功耗和高灵敏度的特性。采用本技术方案的有益效果是：高灵敏度，低功耗，响应频率高，体积小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种开关设备，具体设计一种开关传感器。
技术介绍
磁性开关传感器广泛用于消费电子、白色家电、三表(电表、水表、气表)、汽车以及工业，目前主流的磁性开关传感器有霍尔传感器和AMR (各向异性磁阻)传感器。在消费电子和三表应用领域，霍尔开关传感器和AMR开关传感器的功耗可达几微安，这是牺牲其工作频率的情况下获得的，其工作频率为十几赫兹，其开关点为几十高斯；在汽车、工业应用等需要高工作频率的环境，霍尔开关传感器和AMR开关传感器的功耗为毫安级，其工作频率为千赫兹级。MTJ (磁性隧道结)元件是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器，它利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应，主要表现在磁性多层膜材料中随着外磁场大小和方向的变化，磁性多层膜的电阻发生明显变化。在消费电子和三表等低功耗应用领域，以MTJ元件为敏感元件的开关传感器在工作频率为千赫兹时的功耗为微安级，开关点为十几高斯；在汽车、工业应用等需要高工作频率的环境，MTJ开关传感器的工作频率可达兆赫兹，功耗仅为微安级别。由于现有开关传感器无论在休眠或工作状态功耗都较高，且工作频率低，为此需要一种高灵敏度，无论在休眠或工作状态功耗低，响应频率高，体积小的开关传感器。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高灵敏度，低功耗，响应频率高，体积小，温度特性好的开关传感器，利用MTJ元件为敏感元件对靠近的铁磁物质进行感应，具有低功耗和高灵敏度的特性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下一种开关传感器，包括磁电阻元件和ASIC芯片，所述磁电阻元件与所述ASIC芯片相适配，并且所述磁电阻元件连接在所述ASIC芯片上,所述磁电阻元件为感应元件和/或参考元件，所述感应元件和所述参考元件为一个或者多个MTJ磁电阻元件串联组成。优选的，所述MTJ磁电阻元件包括钉扎层、磁性被钉扎层、非磁性氧化物层和磁性自由层，所述感应元件的磁性自由层磁矩方向与磁性被钉扎层磁矩方向垂直或者呈一定角度，所述参考元件的磁性自由层的磁矩方向与磁性被钉扎层的磁矩方向平行。优选的，所述磁电阻元件为一个，两个或者四个。优选的，所述一个磁电阻元件为感应元件。优选的，所述两个磁电阻元件为两个感应元件或者一个感应元件与一个参考元件，并且所述两个磁电阻元件为半桥联接。优选的，所述四个磁电阻元件为四个感应元件或者相互间隔设置的两个感应元件与两个参考元件，并且所述四个磁电阻元件为全桥联接。本专利技术利用MTJ电磁阻元件为敏感元件对靠近的铁磁物质进行感应，具有低功耗和高灵敏度的特性。采用本技术方案的有益效果是高灵敏度，无论在休眠或工作状态功耗低，响应频率高，体积小。附图说明 为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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。图I为MTJ磁隧道结结构示意 图2为MTJ磁隧道结磁电阻输出特性示意 图3为本专利技术的一种实施例的示意 图4为本专利技术的一种实施例的示意 图5为本专利技术的一种实施例的示意 图6为本专利技术的一种实施例的示意 图7为本专利技术的一种实施例的示意 图8为本专利技术的一种实施例的示意 图9为本专利技术的一种实施例的示意 图10为半桥电路和单电阻恒流电路的输出信号示意 图11为全桥电路的输出信号示意 图12为单极开光信号示意 图13为锁存开关信号示意 图14为全极开关/[目号不意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图I所示，MTJ磁隧道结的结构由纳米级多层膜组成钉扎层1，磁性被钉扎层2，非磁性氧化物层3，磁性自由层4。磁性被钉扎层2的磁矩方向5与磁性自由层4的磁矩方向6相互垂直或呈一定角度。磁性自由层4的磁矩方向6随着外加磁场7的大小和方向的改变而变化。MTJ磁隧道结的工作原理为，MTJ的磁阻随着磁性自由层4的磁矩方向6与磁性被钉扎层2的磁矩方向5的夹角的变化而变化。当磁性自由层4的磁矩方向6随着外加磁场7的大小和方向的改变而变化时，隧道结MTJ的磁阻也随之变化。如图2所示，当外加磁场7的方向与被钉扎层2的磁矩方向5平行时，同时外加磁场的强度大于Hl时,磁性自由层4的磁矩方向与外加磁场7的方向平行,进而与磁性被钉扎层2的磁矩方向5平行，这时隧道结MTJ的磁阻最小。当外加磁场7的方向与被钉扎层2的磁矩方向5反平行时，同时外加磁场的强度大于H2时,磁性自由层4的磁矩方向与外加磁场7的方向反平行，进而与磁性被钉扎层2的磁矩方向5反平行，这时隧道结MTJ的磁阻最大。Hl与H2之间的磁场范围就是MTJ的测量范围。本专利技术采用以下方式或以下方式的组合对磁性自由层的磁矩方向进行偏置，使磁性自由层的磁矩方向和磁性被钉扎层的磁矩方向垂直或呈一定角度在磁性自由层上层或下层沉积一层反铁磁层，利用其与磁性自由层间的交换耦合对磁性自由层的磁矩方向进行偏置；通过磁性自由层和磁性被钉扎层间的奈尔耦合作用对磁性自由层的磁矩方向进行偏置；在传感器上集成设置一用于将磁性自由层磁矩方向偏置的电流线，该电流线电流方向和磁性被钉扎层磁矩方向相同；在传感器上设置将磁性自由层磁矩方向进行偏置的永磁体。实施例I 如附图3所示，本专利技术的一种实施例，一种推挽半桥MTJ开关传感器，对靠近的铁磁物质进行感应，包括两个磁电阻元件以及与其相适配的ASIC芯片13，两个磁电阻元件半桥联 接，两个磁电阻元件为两个感应元件11、12。两个感应元件11、12由一个或多个MTJ磁电阻元件串联组成。MTJ磁电阻元件是磁性纳米多层膜结构，包括磁性自由层和磁性被钉扎层，两个感应元件的磁性自由层的磁矩方向分别为121和122，磁矩方向121和122的方向平行相反；两个MTJ磁电阻元件的磁性被钉扎层的磁矩方向分别为111和112，磁矩方向111和112的方向平行相反；每个感应元件的磁性自由层的磁矩方向与其磁性被钉扎层磁矩方向垂直，磁矩方向111与磁矩方向121垂直，磁矩方向112与磁矩方向122垂直，推挽半桥的敏感方向7与两个感应元件的被钉扎层磁矩方向平行。当沿着推挽半桥的敏感方向7有外加磁场时，一个感应兀件的磁性自由层磁矩方向会趋向于平行磁性被钉扎层磁矩方向，其阻值会随之降低，另一个感应元件的磁性自由层磁矩方向会趋向于反平行磁性被钉扎层磁矩方向，其阻值会随之升高，从而导致推挽半桥的输出Vtot的变化，其输出曲线如图10所/Jn ο与推挽半桥电路相适配的ASIC芯片13的作用是为芯片提供稳恒电压VDD，同时将电桥的输出信号转化为开关信号，可以根据需求输出如图12的单极开关信号、如图13的锁存开关信号、如图14全极开关信号。实施例2 如图4所示，本专利技术的一种实施例，另一种推挽半桥MTJ开关传感器，对靠近的铁磁物质进行感应，包括两个磁电阻元件以及与其相适配的ASIC芯片13，两个磁电阻元件半桥联接，两个磁电阻元件为两个感本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开关传感器，包括磁电阻元件和ASIC芯片，所述磁电阻元件与所述ASIC芯片相适配，并且所述磁电阻元件连接在所述ASIC芯片上，其特征在于，所述磁电阻元件为感应元件和/或参考元件，所述感应元件和所述参考元件为一个或者多个MTJ磁电阻元件串联组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庄利锋，钟小军，白建民，黎伟，王建国，薛松生，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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