專利名稱：磁阻傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種利用磁阻材料制成的傳感器，屬于傳感器類。目前測量位移、角度、振動、速度、壓力磁場和電流等方面的傳感器，主要是光敏型、電感型、電容型或霍耳元件型等。在實際應(yīng)用中，光敏傳感器受環(huán)境影響大，容易受到干擾，而且光源及光敏材料具有一定的使用壽命，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。電感傳感器靈敏度低，精度不高、信號弱，自耗大、體積大。電容傳感器適用于特定高頻段，易受環(huán)境影響、信號弱，需要屏蔽，調(diào)制信號處理復(fù)雜?；舳鞲衅鬏敵鲂盘柸酰Y(jié)構(gòu)復(fù)雜(一般為四端)。
本實用新型正是為了克服以上缺點，而設(shè)計的一種磁阻傳感器，它是利用半導(dǎo)體磁阻效應(yīng)原理，即當電流流過半導(dǎo)體基片時，若在垂直電流方向加一磁場，如附

圖1(a)所示，載流子會受到洛侖茲力作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，正負電荷會在半導(dǎo)體基片兩端面聚集，產(chǎn)生霍耳電場。在電荷聚集一定時，由霍耳電場所產(chǎn)生的電場力會與洛侖茲力平衡，載流子則不再偏轉(zhuǎn)，如附圖1(b)所示。因而，一般半導(dǎo)體的磁阻效應(yīng)并不顯著，若把霍耳電場用短路條短路，載流子就會繼續(xù)受到洛侖茲力作用，不能產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度大小與施加磁場成正比，磁場越大偏轉(zhuǎn)角也越大。最終結(jié)果，使電荷的運動路徑加長，如附圖1(c)所示，即材料的電阻率加大。
根據(jù)上述原理，本實用新型利用一種內(nèi)部具有平行排列短路條的半導(dǎo)體材料，當在電流、磁場和內(nèi)部的短路條三者相互垂直時，材料的電阻率會大大提高，ρβ／ρo(ρβ－加磁場的電阻率，ρo－不加磁場的電阻率)在10KG(千高斯)下，其變化可達13倍以上，如附圖2所示。ρβ／ρo隨磁場加大而加大，在小于3KG時，ρβ／ρo正比于B2(B磁場強度)大于3KG后，ρβ／ρo近似與B成線性關(guān)系。
本實用新型的結(jié)構(gòu)如附圖3所示。它由基片(1)、磁阻片(2)、引線(3、3′)組成，其特征在于，基片(1)可用陶瓷、鐵氧體、氧化鋁或塑料經(jīng)拋磨而成，磁阻片(2)是采用磁阻材料薄片粘接在磨平的基片(1)上，為了增加電阻，把磁阻片(2)光刻成謎宮式形狀，根據(jù)不同要求可以獲得不同的基阻大小。(3、3′)為磁阻片兩端的引線，即構(gòu)成磁阻傳感器。將其配上輔助電路和顯示或記錄儀表，可應(yīng)用到不同的測量對象中去。
本實用新型實施時使用InSb－NiSb(銻化銦－銻化鎳)功能復(fù)合磁阻材料，InSb是Ⅲ－Ⅴ族半導(dǎo)體，其載流子具有高的遷移率。NiSb是金屬間化合物，具有高的電導(dǎo)率，相當于短路條。采用定向結(jié)晶法，制成NiSb纖維在InSb半導(dǎo)體基體中單向平行排列的組織。這種材料具有很高的磁阻效應(yīng)(如附圖2所示)，也可以采用高純的InSb材料基片，用鍍膜法，鍍上一層高導(dǎo)電率的金屬，如銦，然后光刻成短路條。這種材料同樣可具有較高的磁阻特性。將上述材料切成片，經(jīng)拋磨后粘接在陶瓷片上，光刻成謎宮式，其厚度約為20－30μm(微米)，條寬100μm，間隙距離為40μm左右。引線用細銀絲或鍍銀細線，光刻時要注意NiSb的纖維(4)要與電流通過的方向垂直。制成后的零磁阻電阻值R。可根據(jù)要求在50Ω到5KΩ之間。當外加3000到3500高斯磁場(可用永久磁場或電磁鐵)，其電阻可增加2－3倍。利用磁阻電阻片在磁場變化時其阻值變化的特征，產(chǎn)生電信號，經(jīng)處理可達到測量、計數(shù)、控制等目的。
附圖5為應(yīng)用本實用新型制成的車輛速度測量儀的示意圖，附圖4是傳感器的電路示意圖。在車輛的轉(zhuǎn)動部位［例如車輪(10)或車軸(14)］上安裝一永久磁鐵(11或15)，磁阻傳感器(12或16)與磁鐵保持一定的距離，固定在磁鐵轉(zhuǎn)動的軌跡上，磁鐵隨車輪每轉(zhuǎn)動一周，傳感器上感應(yīng)到一次磁場變化，產(chǎn)生一個電脈沖信號，通過信號處理器(13或17)，可以測量到車輛的運行速度。附圖4中(5)是傳感器，(6)是分壓電阻，(7)是電源，(8)是信號輸出，(9)是信號測量儀表。
本實用新型具有反應(yīng)準確、迅速，靈敏度高，輸出信號大，不易受環(huán)境影響，抗干擾能力強，易于采集處理，適用于多種環(huán)境的高精度測量。同時具有結(jié)構(gòu)簡單，輕巧，壽命長等優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種磁阻傳感器，由基片(1)、磁阻片(2)、引線(3、3′)組成，其特征在于基片(1)可用陶瓷、鐵氧體、氧化鋁或塑料經(jīng)拋磨而成，磁阻片(2)采用磁阻材料薄片粘接在磨平的基片(1)上，光刻成謎宮式形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于所說的磁阻片(2)適用InSb－NiSb功能復(fù)合磁阻材料，采用定向結(jié)晶法，制成NiSb纖維在InSb半導(dǎo)體基體中單向平行排列的組織，也可以采用高純的InSb材料基片用鍍膜法，鍍上一層高導(dǎo)電率的金屬，然后光刻成短路條，光刻要求NiSb的纖維(4)與電流通過的方向垂直。
專利摘要磁阻傳感器是利用磁阻材料制成的傳感器。本實用新型由基片(1)、磁阻片(2)、引線(3、3′)組成，基片可用陶瓷、鐵氧體、氧化鋁或塑料經(jīng)拋磨而成，磁阻片是采用磁阻材料薄片粘接在磨平的基片上，磁阻片光刻成謎宮式形狀。本實用新型具有反應(yīng)準確、迅速、靈敏度高，輸出信號大，不易受環(huán)境影響，適用于多種環(huán)境的高精度測量，且具有結(jié)構(gòu)簡單，輕巧，壽命長等優(yōu)點。
文檔編號G01D5/12GK2052891SQ8920723
公開日1990年2月14日 申請日期1989年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月22日
發(fā)明者王元瑋, 于樸, 田躍 申請人:王元瑋, 于樸, 田躍