隧道磁阻技术（TMR）及其应用简介（二）

2020.10.26

5、抗干扰性——很多领域里传感器的使用环境没有任何评比，就要求传感器本身具有很好的抗干扰性。包括电子罗盘、金融磁头等。

（1）电子罗盘：大多数电路板产生的杂散磁场为地磁场的50倍以上；

（2）金融磁头：内部的各种电机产生的磁场的强度为磁性油墨磁场的50倍以上；

（3）POS机磁头：手机信号的磁场为磁头磁场的5倍以上；

（4）水表、气表等；

（5）汽车电子：发动机、运动部件以及各种电线产生磁场的可以在10 Gs以上

6、小型化、集成化、智能化——要想做到以上需求，这就需要芯片级的集成，模块级集成，产品级集成

（1）芯片级的集成：传感器＋ ASIC数字式输出、标准化输出

（2）模块级集成：芯片＋外部磁铁＋模具＋电路基本功能的实现

（3）产品级集成：模块＋产品功能化、智能化

四、TMR技术在电流检测领域的优势

电流传感器是能将被测体的电流的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

目前电流传感器检测技术有很多，常见的有电阻分流器、电流互感器、霍尔电流传感器、磁通门电流传感器、Rogowski线圈，磁阻效应电流传感器，磁致伸缩电流传感器和光线电流传感器等等。其中在现代工业和电子产品，以霍尔为代表的磁传感器应用最为广泛。

磁传感器以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数，磁传感器包括霍尔（Hall）元件，各向异性磁电阻（Anisotropic Magnetoresistance，AMR）元件或巨磁电阻（Giant Magnetoresistance，GMR）以及穿隧磁阻效应（Tunnel Magnetoresistance，TMR）等元件为敏感元件的传感器。

普通器件测量通过器件的电流非常简单，因为电流电平相对较高，为毫安甚至安培级。随着移动智能设备的普及，物联网的应用和生物技术的发展，当今器件工作电流低至微安级甚至更低，因此需要更复杂设备进行测量。以霍尔元件为敏感元件的磁传感器通常使用聚磁环结构来放大磁场，提高霍尔输出灵敏度，从而增加了传感器的体积和重量，同时霍尔元件具有功耗大，线性度差的缺陷。AMR元件虽然其灵敏度比霍尔元件高很多，但是其线性范围窄，同时以AMR为敏感元件的磁传感器需要设置Set／Reset线圈对其进行预设／复位操作，造成其制造工艺的复杂，线圈结构的设置在增加尺寸的同时也增加了功耗。以GMR元件为敏感元件的磁传感器较之霍尔电流传感器有更高的灵敏度，但是其线性范围偏低。

TMR（TunnelMagnetoresistance）元件是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器， TMR技术最初是用在硬盘中磁性读写头上的，因此其对磁场检测的精度、准确度以及寿命可靠性在硬盘中经过了几十年的市场检验。在检测电流时是通过检测铜排和导线上电流所产生的磁场，再通过芯片一定的运算来得到电流大小。相比于之前所发现并实际应用的AMR元件和GMR元件具有更大的电阻变化率。TMR元件相对于霍尔元件具有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更低的功耗，更好的线性度，不需要额外的聚磁环结构；相对于AMR元件具有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更宽的线性范围，不需要额外的set／reset线圈结构；相对于GMR元件具有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更低的功耗，更宽的线性范围。下图是四代磁传感技术原理图。