基于非晶合金非对称巨磁阻抗效应的磁传感器设计*

蒋颜玮,房建成,王三胜,黄学功

1.北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室,功能材料与器件研究室,北京 100191;2.防化研究院,北京 102205;3.南京理工大学机械工程学院,南京 210094

近来,软磁非晶合金在磁传感器领域的潜在应用引起了人们的广泛兴趣[1]。特别是在地磁导航应用中,需要一种高灵敏度和快速响应的磁传感器[2-3]。在各种磁传感器中最常见的磁通门传感器具有较高的灵敏度和较低的噪声,然而体积大、功耗高和响应速度慢的缺点限制了其在地磁导航中的应用。其它类型的磁传感器,例如霍尔传感器、巨磁阻(GMR)传感器等,存在着热稳定性不高、灵敏度低的不足,而且通常需要较强的偏置场[4]。因此,研制可用于地磁导航的高性能的新型磁传感器有着十分重要的意义。

1994年,一种被称为巨磁阻抗效应(GMI)的磁现象在 Co基非晶合金丝材中被人们发现[5],即非晶丝在交变电流激发下,其阻抗值随沿丝轴方向施加的外磁场的变化而发生显著变化。由于 GMI效应在室温下磁阻抗效应显著和低外磁场下的高灵敏度,使其在磁传感和测量领域中具有巨大的应用潜能。自此以后,针对 Co基非晶和纳米晶等软磁材料的 GMI效应,在传感器应用方面已经开展了许多研究工作[6-10]。

GMI效应尽管有很好的应用前景,但仍存在一定的问题[11]。由于 GMI的基本特性是非线性的,而且其形状将会使在零场附近的工作出现严重的问题。由于阻抗变化与外场在零场呈对称性,故在零场附近不敏感,灵敏度较低。……