自旋阀巨磁阻（GMR）芯片角度传感特性的研究
作者单位：华南师范大学
学位级别：硕士
导师姓名：黄钊洪
授予年度：2004年
学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程]
主 题：GMR效应 自旋阀GMR芯片 实验方案 角度传感特性
摘 要：GMR巨磁阻材料是一种新型的磁阻材料，它的灵敏度很高，温度系数较小，易于集成。因而在传感器领域具有很大的应用价值。目前GMR巨磁阻材料已经在一些传感器技术领域获得了成功的应用，比如：计算机用高密度磁头，磁电阻随机存储器，磁场传感器，电流传感器，转速传感器等等。自旋阀GMR是GMR巨磁阻材料的一种，它在一定的磁场范围内对外磁场的大小不敏感，但对外磁场的方向很敏感，因而在开发角度传感器上有一定的应用价值。本文结合磁电子学的基本理论和实验研究了一种自旋阀GMR芯片的角度传感特性。 本文首先介绍了GMR效应的原理和应用的概况，接着重点阐述了自旋阀GMR材料的基本理论，并在此基础上给出了自旋阀GMR芯片的基本工作原理;课题的主要工作是为了研究自旋阀GMR芯片的角度传感特性设计了一个实验方案，接着结合自旋阀GMR的基本理论和传感器设计上的工程因素分析研究了实验结果。本文是从以下几个方面来研究自旋阀GMR的角度传感特性的，1，单个自旋阀GMR的电阻值和外加磁场的关系。2，自旋阀GMR芯片的输出信号特性。3，环境温度和输出的关系。4，自旋阀GMR芯片输出的磁滞特性。5，芯片的噪声和磁干扰特性。通过课题的工作，获得了以下几个有意义的结果： 1，一定大小的外磁场范围内，自旋阀GMR对磁场大小不敏感，而仅对外磁场的方向敏感，并获得了相关的数据;表明自旋阀GMR芯片在角度传感器上有很大的应用价值;并且由于它对一定范围内的外磁场大小不敏感，从而降低了传感器的装配难度。 2，设计了一种结构使自旋阀GMR芯片组成的桥路输出电压信号线性区达到约150°，输出幅度达到了160mV;相比一些典型的磁阻非接触式角度传感器，量程获得了可观的扩展。 3，该自旋阀芯片组成的桥路输出的独立线性度可以达到±0.84％，相对于一些典型的磁阻非接触式角度传感器有了一定的提高。 4，该自旋阀芯片组成的桥路输出的灵敏度达到了1.0667mV／°，相对于强磁性薄膜为敏感元件的角度传感器有了很大的提高。 5，得到了自旋阀GMR的温度特性结果。实验证明其温度特性参数达到了 华南师范大学硕士学位论文 摘要 0.083%/℃，相对于半导体磁阻元件要提高很多。另外在较高温度下，自 旋阀GMR的温度特性会更好一些，这使得相应的角度传感器在某些环境 温度较高的工业，汽车等领域有很大的实用价值。 6，得到了自旋阀GMR的噪声和磁滞特性数据，提出了一些解决的方法，实 验表明对自旋阀芯片组成的桥路初始输出进行滤波可以得到较好的输出 波形。
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