出于多種原因，磁場(chǎng)傳感器是位置傳感器的流行選擇。它們是非接觸式傳感器，這意味著沒有零件磨損。

了解磁傳感器技術(shù)，我們從常見的霍爾元件開始。

霍爾元素

霍爾元件是使用霍爾效應(yīng)的設(shè)備?！盎魻枴痹醋曰魻柌┦康拿郑糜诎l(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)?；谶@樣的現(xiàn)象，即，當(dāng)將垂直于電流的磁場(chǎng)施加于流過的物體時(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)在與電流和磁場(chǎng)正交的方向上出現(xiàn)。

當(dāng)將電流施加到薄膜半導(dǎo)體時(shí)，通過霍爾效應(yīng)輸出與磁通密度及其方向相對(duì)應(yīng)的電壓?；魻栃?yīng)用于檢測(cè)磁場(chǎng)（如下圖所示）。

霍爾元件原理圖

霍爾元件即使在靜磁場(chǎng)的情況下也可以檢測(cè)到磁場(chǎng)，而磁通密度沒有變化。因此，霍爾元件用于各種應(yīng)用中，例如與磁體，角度傳感器和電流傳感器結(jié)合使用的非接觸式開關(guān)。使用霍爾元件的地磁傳感器廣泛用于智能手機(jī)和其他應(yīng)用中。

磁阻元件

一種使用材料檢測(cè)磁場(chǎng)的元件，該元件在施加磁力時(shí)電阻會(huì)發(fā)生變化，稱為磁阻（MR）元件。

除了半導(dǎo)體磁阻元件（SMR），還有三種傳感器作為使用鐵磁薄膜材料的磁阻元件的代表性示例，例如各向異性磁阻元件（AMR），巨磁阻元件（GMR）和隧道磁阻元素（TMR）。

由TDK提供的AMR，GRM和TMR元素的結(jié)構(gòu)

金屬中的各向異性磁阻 效應(yīng)描述了材料的電阻如何與電流和磁場(chǎng)之間的方向相關(guān)聯(lián)-當(dāng)電流和磁場(chǎng)彼此成直角時(shí)達(dá)到最小值。

所述巨磁電阻效應(yīng)是在由非磁性導(dǎo)體分開的兩個(gè)鐵磁層之間的電阻大的變化。當(dāng)兩層中的磁場(chǎng)平行時(shí)，電阻減小，而當(dāng)磁場(chǎng)反平行時(shí)，電阻增大。

這兩種方法的問題在于電阻的變化相對(duì)較小，并且需要惠斯通電橋和信號(hào)放大器進(jìn)行檢測(cè)。傳感器和惠斯通電橋中的熱噪聲被放大并降低了設(shè)備的整體靈敏度。在傳感器的整個(gè)工作范圍內(nèi)，溫度變化也會(huì)對(duì)傳感器產(chǎn)生重大影響。

考慮到這一點(diǎn)，一些傳感器開發(fā)人員已集中精力通過利用第三種現(xiàn)象（隧道磁阻）來(lái)降低噪聲。

隧道磁阻元件（TMR）的工作原理：在鐵磁材料（固定層），絕緣體和鐵磁材料（自由層）的疊層膜的情況下，由于隧穿效應(yīng)，通過絕緣體的電子比例會(huì)發(fā)生變化，并且電阻值會(huì)根據(jù)方向的不同而變化被釘扎層和自由層的磁化強(qiáng)度是反平行的（a）或平行的（b）。

TMR原理

TMR傳感器廣泛應(yīng)用于汽車中，包括加速踏板傳感器，轉(zhuǎn)向角傳感器、BLDC電機(jī)的磁性編碼器、發(fā)動(dòng)機(jī)速度（曲軸）傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)相位（凸輪軸）傳感器、變速箱速度傳感器、電子油門傳感器、輪速傳感器等。
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