TMR磁传感器技术的发展趋势和前景分析
早在1975年,Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junctions, MTJs)(注:MTJs的一般结构为铁磁层/非磁绝缘层/铁磁层(FM/I/FM)的三明治结构)中观察到了TMR效应。但是,这一发现当时并没有引起人们的重视。在这之后的十几年内,TMR效应的研究进展十分缓慢(注:TMR效应产生机理是自旋相关的隧穿效应。)
1988 年,巴西学者Baibich在法国巴黎大学物理系Fert教授领导的科研组中工作时,首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁电阻(GMR)效应。TMR效应和GMR效应的发现导致了凝聚态物理学中新的学科分支——磁电子学的产生。20年来,GMR效应的研究发展非常迅速,并且基础研究和应用研究几乎齐头并进,已成为基础研究快速转化为商业应用的国际典范。
随着GMR效应研究的深入,TMR效应开始引起人们的重视。尽管金属多层膜可以产生很高的GMR值,但强的反铁磁耦合效应导致饱和场很高,磁场灵敏度很小,从而限制了GMR效应的实际应用。MTJs中两铁磁层间不存在或基本不存在层间耦合,只需要一个很小的外磁场即可将其中一个铁磁层的磁化方向反向,从而实现隧穿电阻的巨大变化,故MTJs较金属多层膜具有高得多的磁场灵敏度。同时,MTJs这种结构本身电阻率很高、能耗小、性能稳定。因此,MTJs无论是作为读出磁头、各类传感器,还是作为磁随机存储器(MRAM),都具有无与伦比的优点,其应用前景十分看好,引起世界各研究小组的高度重视。
TMR效应由于具有磁电阻效应大、磁场灵敏度高等独特优势,从而展示出十分诱人的应用前景。概括来说,TMR 材料主要用于计算机硬盘的读出磁头、MRAM和各类磁传感器。
目前,高密度、大容量和小型化已成为计算机存储的必然趋势。上世纪90年代初,磁电阻型读出磁头在硬磁盘驱动器中的应用,大大促进了硬磁盘驱动器性能的提高,使其面记录密度达到了Gb/in2的量级。十几年来,磁电阻磁头已从当初的各向异性磁电阻磁头发展到GMR磁头和TMR磁头。TMR磁头材料的主要优点是磁电阻比和磁场灵敏度均高于GMR磁头,而且其几何结构属于电流垂直于膜面(CPP)型,适合于超薄的缝隙间隔。
基于TMR效应制作的MRAM具有集成度高、非易失性、读写速度快、可重复读写次数大、抗辐射能力强、功耗低和寿命长等优点,它既可以做计算机的内存储器,也可以做外存储器。作为内存储器,与市场上通用的半导体内存储器相比,它的优点是非失性、存取速度快、抗辐射能力强;作为外存储器,它比Flash存储器存取速度快1000倍,而且功耗小,寿命长。与硬磁盘相比,它的优势是无运动部件,使用起来与Flash存储器一样方便。TMR材料还可以做成各种高灵敏度磁传感器,用于检测微弱磁场和对微弱磁场信号进行传感。由于此类传感器体积小、可靠性高、响应范围宽,在自动化技术、家用电器、商标识别、卫星定位、导航系统以及精密测量技术方面具有广阔的应用前景。
高灵敏度——被检测信号的强度越来越弱,需要磁性传感器灵敏度得到极大提高。应用方面包括电流传感器、角度传感器、齿轮传感器、太空环境测量。
(1)电流传感器:需要检测到nA级别的电流,即使加上聚磁环,也需要磁性传感器本身的检测精度达到nT的水平
(2)角度传感器:<0.01的分辨率
(3)齿轮传感器:齿轮的精细化以及传感器到齿轮的间距的最大化,导致磁性信号变得非常微弱
(4)太空环境测量:分辨率<0.015nT
(5)基于磁性异常检测的海洋布防等:<0.02pT的检测分辨率
温度稳定性——更多的应用领域要求传感器的工作环境越来越严酷,这就要求磁传感器必须具有很好的温度稳定性,行业应用包括汽车电子行业。
(1)汽车电子行业:从滴水成冰的外部环境到滚烫的发动机内部都必须工作
(2)智能电网:可以迎接百年一遇的寒冷,也能坚守在发热严重的封闭体内
(3)航空航天领域:在有保护的情况下,工作温度的跨度也是非常大的
高频特性——随着应用领域的推广,要求传感器的工作频率越来越高,应用领域包括水表、汽车电子行业、信息记录行业。
(1)水表:可以检测到0.0001m³的即时流量(> 10 kHz)
(2)汽车电子行业:部件的精密控制,要求信号的频率越来越高(> 200 kHz)
(3)信息记录行业:要求数据传输率 > 1 GHz
低功耗——很多领域要求传感器本身的功耗极低,得以延长传感器的使用寿命。应用在植入身体内磁性生物芯片,指南针等等。
(1)植入身体内磁性生物芯片
(2)使用电池供电的水表/气表,以及微功耗智能电表
(3)室外/野外磁性传感器(磁性异常检测仪、电子指南针、手持式磁场探测仪等)
(4)航空航天用磁性传感器
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
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
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MDT——TMR磁传感器的领先供应商
MDT(MultiDimension Technology Co., Ltd.)是一家成立于2010年的中国公司,专注于TMR磁性传感器的研发和生产。公司拥有独特的知识产权和先进的制造能力,能够满足高性能、低成本TMR磁性传感器的批量生产需求。MDT提供包括平面和Z轴TMR传感器、定制设计、ASIC设计、晶圆代工、定制传感器模块设计和应用解决方案等服务。其产品广泛应用于流量计、接近开关、水平传感器、电流传感器、磁场传感器、位置传感器、旋转编码器、电位计、齿轮速度传感器、速度传感器、钞票验证、ATM和自动售货机等领域。MDT还提供专利许可,使客户能够在其产品中使用其技术。
多维科技 - 齿轮转速传感器,开关传感器,磁图像传感器,参数测试仪,四点电阻率探头系统,X-RAY FLUORESCENCE,FOUR-POINT RESISTIVITY PROBE SYSTEM,X射线荧光,全极性,BIPOLAR,OMNIPOLAR,GEAR SPEED SENSORS,双轴TMR旋转传感器,TMR驻车传感器,TMR LEVEL SENSOR,片内磁检测系统,PARAMETERIC TESTER,LINEAR SENSORS,VIBRATING SAMPLE MAGNETOMETER,TMR PARKING SENSOR,SWITCH SENSORS,B-H LOOPER,DUAL-AXIAL TMR ROTATION SENSOR,双极的,TMR液位传感器,角度传感器,TMR角度和齿轮传感器演示,ANGLE SENSORS,ON-WAFER MAGNETIC TEST SYSTEM,振动样品磁强计,VSM,MAGNETIC IMAGE SENSORS,TMR开关传感器演示板,TMR SWITCH SENSOR DEMO BOARD,TMR ANGLE AND GEAR SENSOR DEMO,B-H活套,线性传感器,CN203894395U,CN202119391U,CN202916902U,TMR2705,TMR2704,TMR2703,TMR703H,WO2015014248 A1,CN102297652B,TMR3002,CN103913183A,CN104301851A,CN103968918A,TMR3001,WO2014190943 A1,MMS2X1H,CN202119390U,MIS6318,WO2014206351 A1,EP2818884A1,CN203119864U,CN104065367A,CN203940940U,TMR1350,MMG245D,CN203203607U,MMG245F,US20140300348A1,MIS6309,MMA253F,2015-511705,MIS6301,EP2790030A1,CN202121565U,MMGC45D,CN104197827A,US20140327437A1,WO2014190909 A1,TMR705,CN102208530B,TMR703,MMG345F,CN203116756U,CN102169133B,MMS201H,CN104021411A,CN102298124B,CN104197828A,TMR2103,TMR4007,CN204129826U,TMR2102,TMR2101,CN203300354U,TMR2503,TMR4003,TMR4004,MMG845D,TMR2501,TMR4005,TMR4006,CN104280700A,TMR4001,TMR4002,TMR1251,TMR1250,MMS101H,CN103968860A,TMR2505,CN103915233A,TMR2905,CN102621504B,2015-513667,TMR1303,TMR1302,TMR1301,CN102968845A,CN203083663U,EP2801834A1,WO2014190907 A1,CN203133257U,EP2827165A1,CN202230192U,MMG145F,WO2015010620 A1,TMR1308,TMR1306,TMR1305,2014-529743,TMR1309,CN203083583U,WO2015010649 A1,TMR6209,TMR6206,MMLP57F,MMLP57H,TMR6201,MMLH45F,MMS1X1H,MMA233F,CN204043603U,TMR2922,CN102790613A,TMR1201,TMR6218,TMR1202,CN204043604U,2014-532883,EP2752676A1,CN203038357U,2015-503735,TMR501,CN103995240A,US20150130445A1,TMR6201D,US20150091560A1,MMG445D,TMR2701,CN103925933A,WO2015014277 A1,电机控制器,磁场测量,ROTARYPOSITION SENSORS,CURRENT SENSORS,LINEAR MAGNETIC SCALES,旋转,HEAT METERS,APPLICATIONS THAT REQUIRE MEASUREMENT OF MAGNETIC SWITCHING SIGNALS,KNOB POSITION SENSORS,POTENTIOMETERS,磁卡阅读器,流量计,LINEAR DISPLACEMENT,MAGNETIC FIELD MEASUREMENT,ELECTRIC POWER WINDOW,WHEEL SPEED SENSORS,电位计,位移传感,需要测量磁开关信号的应用,智能水表,CONTACTLESS POTENTIONMETER,VALVE POSITION SENSORS,OPEN-LOOP CURRENT SENSOR,BRUSHLESS DC MOTOR CONTROL,PARKING SENSORS,车轮转速传感器,无触点磁力开关,旋钮位置传感器,电流传感,PROXIMITY SWITCHES,踏板位置传感器,直读式水表,SOLAR WATER HEATERS,INTELLIGENT WATER METER,位置传感器,BANKNOTE VALIDATORS,无刷直流电动机控制,DISPLACEMENT SENSING,SPEED SENSORS,LEVEL SENSORS,BANKNOTE SORTERS,驻车传感器,BLDC CONTROL,旋转位置传感器,MAGNETIC CARD READERS,ECOMPASS,DIRECT-READ WATER METER,MOTOR CONTROLLERS,INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEM,无触点电位计,ROTARY POSITION SENSORS,磁编码器,ROTARY,磁场传感器,燃气表,VEHICLE DETECTION,FLOW METERS,MAGNETIC FIELD SENSORS,无刷直流控制器,CURRENT SENSING,ROTARY POSITION SENSING,ATM,位置感测,液位传感器,GAS METER,MAGNETOMETERS,CONTACTLESS POTENTIOMETERS,BLDC控制,BANKNOTE VALIDATION,线性位移,近接开关,ITS,轮齿检测,公用电仪表,CONTACTLESS MAGNETIC SWITCHES,GEAR TOOTH DETECTION,电流传感器,无损检测,LINEAR POSITION SENSING,热量表,线性磁秤,UTILITY METERS,自动贩卖机,LEVEL SENSING,速度传感器,无触点电位器,汽车检测,水表,开环电流传感器,验钞机,线性位置传感,BLDC CONTROLLERS,自动取款机,水平传感器,CLOSED-LOOP CURRENT SENSOR,LINEAR SCALE,水平感应,电动车窗,MAGNETIC ENCODERS,ELECTRICITY METERS,VENDING MACHINES,钞票验证,线性的,阀位传感器,电表,工业,闭环电流传感器,PEDAL POSITION SENSOR,智能交通系统,旋转位置感测,NON-DESTRUCTIVE TESTING,LEVEL SENSOR,太阳能热水器,旋转编码器,LINEAR,POSITION SENSORS,INDUSTRIAL,线性比例尺,WATER METER,生态公园,磁强计,ROTARY ENCODERS,纸币分拣机,POSITION SENSING
TMR2103 系列大动态范围 TMR 线性磁传感器芯片
多维科技 - 大动态范围 TMR 线性磁传感器芯片,线性磁传感器芯片,TMR2103,TMR2103P,TMR2103 系列,TMR2103D,TMR2103S,磁力计,位置传感器,电流传感器,角度传感器
TMR2104 系列通用性多功能TMR线性磁传感器芯片
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服务
可定制烧结NdFeB磁铁的剩磁最高1.45T,易加工成各种尺寸。充磁方向:径向充磁、轴向充磁、辐射充磁等;镀层:Zn、Sn、Ni、电泳等,最高工作温度220℃。
最小起订量: 1 提交需求>
可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压;数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O,温度补偿范围-20~85ºС;模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信,具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
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