磁电阻自旋阀温控开关传感器.pdf

本发明公开了一种磁电阻自旋阀温控开关传感器，包括：一个片基、一个比较器、一个绝缘层和一个固定电导体；片基上形成有两个自旋阀元件，该两个自旋阀元件与固定电导体之间设置有绝缘层，自旋阀元件电阻变化的磁场通过固定电导体所通过的电流控制，两个自旋阀元件的电阻大小通过比较器进行比较，并在该两个自旋阀元件电阻大小不相等时输出信号。本发明利用了某些矫顽力对温度的依赖较强的铁磁材料来做自旋阀的自有层，达到对温度的控制，并且可以自由的设定温度门限或阀值；在适用温度范围内可以任意设定温度阀值，适用低温－223K，高温至少可达400K。

1、  一种磁电阻自旋阀温控开关传感器，其特征在于，包括：一个片基、一个比较器、一个绝缘层和一个固定电导体；所述片基上形成有两个自旋阀元件，该两个自旋阀元件与固定电导体之间设置有绝缘层，自旋阀元件电阻变化的磁场通过固定电导体所通过的电流控制，两个自旋阀元件的电阻大小通过比较器进行比较，并在该两个自旋阀元件电阻大小不相等时输出信号。

2、  根据权利要求1所述的磁电阻自旋阀温控开关传感器，其特征在于，所述自旋阀元件用光刻或掩模法形成于所述基片上，所述自旋阀元件的自由层和钉扎层磁化强度方向彼此平行。

3、  根据权利要求1或2所述的磁电阻自旋阀温控开关传感器，其特征在于，所述自旋阀元件由巨磁材料或隧道结材料制成。

4、  根据权利要求3所述的磁电阻自旋阀温控开关传感器，其特征在于，所述自旋阀元件的自由层由温度敏感铁磁材料制成。

磁电阻自旋阀温控开关传感器
技术领域
本发明涉及一种利用巨磁电阻(GMR)自旋阀来制作温控开关传感器。
背景技术
很多铁磁材料的矫顽力的大小都与温度有关，一般都随着温度的升高而逐渐降低，相关文献很多，如Appl.Phys.Lett.Vol 77，2731，2000提到的在巨磁电阻自选阀材料中常用地Co。在美国IBM公司公布的一种专利(申请号95105085.0)中描述了这样一种方法，即在该片基上形成一个导电固定层，与各自旋阀元件绝缘。目前市场上的温度传感器主要有二极管温度检测器，主要用于监视和保护电脑中的CPU(典型的如MaximIntegrated Products产品MAX6511/MAX6512，MAX1617等)，一般用于笔记本电脑，台式PC，服务器或工作站，另外还有工业上广泛使用的各种电阻温度传感器，如Pt电阻丝或薄膜电阻温度传感器，二极管温度检测器与CMOS电路兼容，但是各器件的温度阀值都由厂家设定，不可更改。而Pt电阻丝或薄膜电阻温度传感器也无法自由地设定温度门限，并且无法与CMOS电路兼容，若要设定温度门限还需另外配上电子元件，并且一旦设定就无法更改。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种磁电阻自旋阀温控开关传感器，它利用了某些矫顽力对温度的依赖较强的铁磁材料来做自旋阀的自有层，达到对温度的控制，并且可以自由的设定温度门限或阀值。
为实现上述目的，本发明一种磁电阻自旋阀温控开关传感器本传感器包括一个片基、一个比较器、一个绝缘层和一个固定电导体；所述片基上形成有两个自旋阀元件，该两个自旋阀元件与固定电导体之间设置有绝缘层，自旋阀元件电阻变化的磁场通过固定电导体所通过的电流控制，两个自旋阀元件的电阻大小通过比较器进行比较，并在该两个自旋阀元件电阻大小不相等时输出信号。
本发明的有益效果是：利用了某些矫顽力对温度的依赖较强的铁磁材料来做自旋阀的自有层，达到对温度的控制，并且可以自由的设定温度门限或阀值；在适用温度范围内可以任意设定温度阀值，适用低温-223K，高温至少可达400K。
附图说明
图1是通过比较其连接的两个自旋阀元件。
图2是固定电导层与自旋阀元件及其绝缘层的位置关系。
具体实施方式：
如图1、2所示，本发明包括一个片基6、一个比较器7、一个绝缘层3和一个固定导电层8，固定电导体包括和两个电源终端引出脚1、3和2、4；片基6上形成有两个自旋阀元件A、B，如图2中虚线所示，固定电导体层8必须覆盖住两个自旋阀元件A、B的长边，该两个自旋阀元件与固定电导体之间设置有绝缘层3，施加在自旋阀元件A、B上的磁场通过固定电导体层8所通过的电流控制；自旋阀元件A、B的电阻大小通过比较器7进行比较，并在自旋阀元件A、B电阻大小不相等时输出信号。自旋阀元件A、B用光刻或掩模法形成于基片上，使他们的自由层和钉扎层磁化强度方向(即易轴方向)彼此平行。由于自旋阀元件A、B是在完全相同的工艺条件下制备的，因此在零场时他们的电阻相同，首先电流从引出脚2、4流入，并在温度从高于反铁磁层的Neel点的温度下了冷却下来，这样自旋阀元件A、B的钉扎层的方向就相反，在没有外加磁场和引出脚2、4流入的电流时，自由层和钉扎层都沿各自易轴方向，且方向相反。然后电流再从引出脚1、3端口通过固定电导层8时，加在自旋阀元件A、B上的由固定电导层8的电流所产生的磁场的方向相同，如图1所示，即与其中一个自旋阀的易轴方向相同，与另一个自旋阀易轴方向相反，这样当与易轴方向相反的外磁场大于自由层的矫顽力时，就能使该自旋阀的自由层翻转，使这个自旋阀的电阻发生变化，而另一个自旋阀由于磁场与自由层的方向平行不会使自由层翻转，所以电阻不变，通过比较器7比较自旋阀元件A、B的电阻R₁、R₂大小就可以输出信号。由于自旋阀A、B的矫顽力是温度的函数、显然我们可以通过调节固定电导层8的电流大小设定磁场阀值。当外界温度变化使自由层的矫顽力变为我们所设定的磁场阀值的大小时，通过比较器7输出的信号就可以得出这时自由层矫顽力所对应的温度，实现温控开关的功能。由于电流大小可以随意调节，所以可以设定各种温度阀值。自旋阀自由层的矫顽力的不同大小对应不同的温度阀值。本发明的两个自旋阀元件A、B由巨磁材料或隧道结材料制成，两个自旋阀元件A、B的自由层都是由温度敏感铁磁材料制成。