磁傳感器在很多領(lǐng)域都有著重要作用，作為一類大家熟知的傳感器類型，它的發(fā)展可以分為以下幾個(gè)階段，先是基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，到基于各向異性磁阻效應(yīng)的磁傳感器（AMR傳感），還有基于巨磁阻的GMR傳感，還有基于隧道磁阻的TMR傳感。拋開霍爾效應(yīng)傳感這個(gè)我們了解得最多的一類磁傳感，各向異性磁阻、巨磁阻和隧道磁阻這三類磁傳感有哪些不同的技術(shù)特點(diǎn)呢？

三者的最基本的原理可以說(shuō)都基于最原始的磁阻效應(yīng)，即通有電流的導(dǎo)體上施加磁場(chǎng)，導(dǎo)體電阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。各向異性磁阻效應(yīng)是材料中的磁阻變化與磁場(chǎng)和電流間夾角有關(guān)，涉及到材料中的S軌道與d軌道電子散射各向異性。AMR傳感一般都采用橋式構(gòu)造，磁電阻比（ΔR/Rmin）在3%左右，AMR傳感在運(yùn)控應(yīng)用，尤其是車規(guī)級(jí)運(yùn)控應(yīng)用上有很多應(yīng)用。

巨磁阻效應(yīng)是指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，某種條件下物質(zhì)在磁場(chǎng)中電阻率減小的幅度非常大，就稱為巨磁阻效應(yīng)。GMR傳感一般也采用橋式構(gòu)造，磁電阻比在15%左右。

隧道磁阻效應(yīng)指的是在鐵磁—絕緣體薄膜—鐵磁材料中，其穿隧電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對(duì)方向變化的效應(yīng)。掌握TMR傳感技術(shù)的企業(yè)并不算多，其高靈敏度、磁阻效應(yīng)大等優(yōu)勢(shì)伴隨著是很高的技術(shù)門檻。TMR傳感同樣采用橋式構(gòu)造，磁電阻比往往大于50%。

（三大技術(shù)領(lǐng)先指標(biāo)對(duì)比）

AMR傳感IC

基于AMR的磁傳感不少大廠都有在做，畢竟現(xiàn)在在車規(guī)級(jí)的角度傳感器上AMR傳感有著不可忽視的重要作用。這里挑選的是NXP的AMR傳感IC。

（圖源：NXP）

以NXP的AMR傳感為例，這類磁傳感在提供高精度的測(cè)量外，還能提供很低的功耗。車規(guī)級(jí)AMR傳感IC在其整個(gè)溫度范圍和生命周期內(nèi)具備±1%的精確度，這也是目前AMR傳感較為標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)精度。

至于器件受到參數(shù)降級(jí)的影響有多大，對(duì)磁鐵老化敏不敏感，則要具體到每一家來(lái)看。NXP的AMR傳感在單一封裝內(nèi)集成磁阻MR傳感器電橋、混合信號(hào)集成電路IC和所需的電容，集成的兩路通道均以完全獨(dú)立的方式工作，幾乎不受參數(shù)降級(jí)的影響。不超過(guò)10mA的器件功耗也是目前行業(yè)內(nèi)較為領(lǐng)先的水準(zhǔn)。
從整個(gè)行業(yè)平均水準(zhǔn)來(lái)看，因?yàn)槠浼夹g(shù)的限制，一流廠商的分辨率、響應(yīng)時(shí)間、溫漂這些參數(shù)都相差不大。例如ADI的AMR在漂移上更為出色，NXP的AMR在溫度覆蓋上則明顯高出同行。

GMR傳感IC

掌握GMR傳感的廠商相比于AMR來(lái)說(shuō)少了很多，英飛凌是少數(shù)掌握AMR、GMR以及TMR的廠商，GMR傳感的性能我們以英飛凌為例。

（圖源：英飛凌）

英飛凌的角度傳感大多集成了幾種技術(shù)在一起，單摘GMR技術(shù)來(lái)看，英飛凌的GMR傳感器非常適用于廣角范圍的應(yīng)用。英飛凌的GMR傳感能覆蓋0-360°全角度，且磁場(chǎng)工作范圍覆蓋30mT至50mT，2mOe的分辨率也是業(yè)內(nèi)一流GMR傳感的標(biāo)準(zhǔn)。

GMR傳感的響應(yīng)與AMR傳感的響應(yīng)并沒(méi)有拉開差距，都在10ns這個(gè)水平上，功耗也都在10mA這個(gè)水準(zhǔn)。值得注意的是，GMR傳感在尺寸上一般是這幾種技術(shù)中最大的，但英飛凌采用了創(chuàng)新的堆疊安裝技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)且節(jié)省空間的TDSO封裝中結(jié)合了兩個(gè)獨(dú)立的傳感器，且厚度僅為1 mm左右，做到了和AMR傳感同一個(gè)尺寸水平。

TMR傳感IC

TMR技術(shù)屬于這幾種技術(shù)中門檻最高的，但其靈敏度、磁阻效應(yīng)也是最為領(lǐng)先的。Crocus的TMR傳感代表了TMR技術(shù)在世界范圍的技術(shù)風(fēng)向。

（圖源：Crocus）

Crocus的TMR傳感靈敏度范圍為最大為±50mT，能夠測(cè)量超過(guò)1000A以上的電流，電流測(cè)量范圍大于±1000A的指標(biāo)可以說(shuō)是行業(yè)高端TMR技術(shù)的一個(gè)硬性指標(biāo)。在±20mT的測(cè)量范圍下，小于0.5%的總誤差，TMR技術(shù)里這種級(jí)別的線性度上下幅度可以說(shuō)是業(yè)內(nèi)天花板了。

相對(duì)于AMR和GMR來(lái)說(shuō)，TMR靈敏度可以說(shuō)是數(shù)量級(jí)的領(lǐng)先，同時(shí)其溫漂更加穩(wěn)定。在響應(yīng)時(shí)間上，前兩者幾乎都在10ns標(biāo)準(zhǔn)上，TMR的響應(yīng)時(shí)間，僅為0.1ns。TMR傳感器芯片，尺寸一直是困擾其拓展應(yīng)用的攔路虎，目前最小是0.5×0.5mm，但多數(shù)廠商都做不到。

小結(jié)

在AMR傳感的測(cè)量范圍內(nèi)，它有著優(yōu)秀的功耗、靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于運(yùn)控應(yīng)用來(lái)說(shuō)，AMR傳感正好能提供這種精準(zhǔn)的位置測(cè)量而且成本也是廠商能夠接受的。GMR傳感在提供更高精度之外，不同廠商賦予了GMR不同的優(yōu)勢(shì)，大大拓寬了GMR傳感的應(yīng)用范圍。TMR作為集各種優(yōu)勢(shì)于一身的技術(shù)，基于TMR磁傳感器的產(chǎn)品在智慧家庭和智能汽車領(lǐng)域?qū)?huì)拓展更多的應(yīng)用。單從技術(shù)來(lái)看，不管是基于何種技術(shù)的磁傳感，如何在封裝大小、線性度、敏感度、測(cè)量范圍、測(cè)量精度以及成本上做出差異和優(yōu)勢(shì)，這是更值得關(guān)注的問(wèn)題。而歸根到底，材料和制造水平的發(fā)展才是重中之重。