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MEMS磁阻传感器的研究现状与发展

时间:2022-12-03 21:00来源:毕业论文
早在战国时期,我国就出现了指南针。使用天然磁石制作,外形似一把勺子,放在一个表面非常平整光滑的圆盘上,勺子可以自由旋转并保持平衡,当它处于静止时,所指示的方向为南

早在战国时期,我国就出现了指南针。使用天然磁石制作,外形似一把勺子,放在一个表面非常平整光滑的圆盘上,“勺子”可以自由旋转并保持平衡,当它处于静止时,所指示的方向为南方。北宋时期,人民发明了可以简易指示方向的罗盘用于行军打仗。随着科学技术的进步,特别是电磁学得发展,人们陆续发现并提出了许多理论,如电磁波,电磁场,电磁感应等。目前主要测量磁场的方法有:电磁感应法;磁通门法;霍尔效应法;磁光效应法;磁共振法;超导量子干涉器件法;磁阻效应法。在现在导航系统中,电子罗盘扮演着重要的角色。随着人们活动范围的扩大,定向导航技术[12]在微波通信,自动跟踪,卫星,飞机,导弹,勘探与探测等研究中广泛应用。目前广泛应用的定向导航技术主要有磁罗经,陀螺寻北装置,无线电导航仪和电子罗盘等几种[13]。86380

电子罗盘相对其他定向导航技术,具有以下显著的优点:1)体积小)质量轻3)微型化4)成本低5)可靠性高6)维修便捷。电子罗盘测量航向主要是依据地球磁场原理,目前通过以下三种传感器来测量磁场:1)磁通门传感器2)霍尔效应传感器3)磁阻传感器[14]。基于磁阻式传感器的电子罗盘具有体积小,响应速度快等优势,是现在的发展方向。测量磁场的相关产品主要包括普通磁阻,各向异性磁阻AMR,巨磁阻GMR等,并且主要应用于弱磁场检测。近年来,随着磁性薄膜的各向异性磁阻效应和铁磁/非磁金属多层结构薄膜的巨磁电阻效应,在国外引起了基础理论研究和应用方面的高度重视,磁阻传感器迅速成为磁性传感器技术中最活跃的一个分支,广泛应用于探矿、地下钻孔、位置检测、航海等方面[20]。论文网

 磁阻传感器原理图

磁阻传感器是根据利用磁性材料的磁阻效应制成的。磁性材料一般具有各向异性方面的特性,当外界对其磁化时,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。比如给磁性材料通电流,其电阻取决于电流方向和磁化方向之间夹角。如果给材料施加一个磁场B,就会使原来的磁化方向转动。如果磁化方向会影响电阻变化,如转向垂直于电流的方向,材料的电阻将减小;如果转向平行于电流的方向,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,各方面的性能明显优于霍尔器件。 

随着微机电系统的迅速发展,基于微细加工技术的磁阻传感器也越来越受到国内外科学界和工业界的关注。

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