【科讯】隧穿磁阻技术，磁传感器的领军者

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对业界人士来说，磁阻的概念可以说是陌生名词:材料的电阻根据施加磁场而增加或减少，电阻的变化量的一部分被称为磁阻( magnetoresistance )。 物质在磁场中电阻率变化的现象称为磁阻效应。 和霍尔效应一样，磁阻效应也是由载流子在磁场中受到洛伦兹力上的。 从通常的磁阻开始，磁阻迅速发展，经历了顺磁性( omr )、各向异性磁阻( amr )、巨大磁阻( gmr )、隧道磁阻( tmr )的过程。

随着近年来磁阻效应的广泛应用，磁阻器件在工业、交通、仪器仪表、医疗仪器、探析等行业得到了很深的仪器。 但是，遗憾的是，无论国内国外，技术要求和表现相对靠后的一代磁传感器霍尔传感器一直很受制造商欢迎，得到技术成熟度催化剂的第四代磁传感器隧道磁阻( tmr )很少被津问。

但是，近年来，由于国内太阳能发电、公共充电桩行业的技术必要性，tmr逐渐开始显露头角，领域对tmr的作用和求知欲也与日俱增。 今天介绍tmr技术的特点和应用方向。

tmr，磁传感器的第四代先驱

tunnel magneto resistance ( TMR )以全名通过隧道磁阻技术，最初用于硬盘的磁读写功能，有名的mram磁随机存取存储器是基于此。 由于磁场检测的精度、精度相当高，同时采用寿命和稳定性优于上一代磁传感技术，因此其元件，特别是磁阻效应传感器近年来开始广泛衍生自工业行业，并得到应用。

比较磁传感器的迅速发展历史，无论是第一代霍尔传感器，还是之后的amr传感器、gmr传感器，包括现在的tmr传感器，本质上都是磁场，特别是电磁场的利用。 与此相对，tmr传感器的特征是稳定性、灵敏度、小型封装、低功耗等，与上一代相比性能至少提高了10倍以上。 这些特征参数上的突破为多个产业和产品的功能建模提供了越来越多的可能性。

在功能上，tmr传感器的应用主要分为线性位置测量、立场测量、电流测量三类。 这三种tmr传感器的应用基本上涵盖并满足了目前国内所有工业自动化技术、家电产品、商标识别、卫星定位、导航系统及精密测量技术等的应用。 接下来具体看看。

tmr在线性位置的应用价值和方向

tmr传感器在线性位置测量中的最大应用只不过是在液位计中的采用。 例如，在汽车油箱存货中的检测可以利用tmr传感器。 其原理是利用磁传感器之间的磁场读写功能，当罐液位下降到下一个传感器的位置时，磁场读写输出信号为1，其他为0，利用tmr传感器的反应灵敏度和精度特征，将现在罐的瞬时库存反馈到最初的时间

在此基础上，为了更细致地测量液体的下降高度，得到更正确的刻度，通过增加传感器的数量，减小传感器之间的距离来达成，另一个法则更先进，设定的传感器如果是位置折返性单元，就将磁场信号的读写作为一个

另一个比较普及的线性位置应用其实来自于我们日常接触的游戏手柄。 其实xbox手柄的触发键等高端手柄适用于霍尔传感器，但实际上操纵杆的设定也适用于磁传感器。 与使用电位器的机械结构进行比较。 磁传感器的游戏手柄的特征很明显。 一方面毫无疑问是对灵敏度的应对，另一方面在于技术价格的减少。 这里的价格是指整体的制造价格。 磁传感器的独立价格一定比体积高，但机械结构从封装和线路的排列开始，意味着损失越来越多。 但是磁传感器的应用和植入物实际上是愚蠢的，可以综合削减价格支出。

tmr在立场测量中的应用价值和方向

在家庭电器方面，特别是在高端家庭电器行业，tmr传感器在立场测量中的应用起到了首要作用。 从家庭电器传来的按钮从最原始的固定式旋钮变更为固定按钮式，通过将按钮放入面板内，缩小电器的不规则体积，一方面进行收纳和清洗，另一方面满足了高定产品的高级感。 但是，缺点也很快就有效，从旋钮向按钮的切换在应用上以更细微化的电力输出能力为代价。 因此，tmr技术得到了武之地。 利用磁阻效应，旋钮可以是非固定式，甚至是非接触式的外部零件。 由此，兼顾更正确的电力控制和输出能力，也应对容易收纳和清洗电气设备的采用诉讼。 另一方面，从产品生态迅速发展的趋势来看，该应用也符合智能家居的生态进化论，同一旋钮的外置部件可以控制烹调器具、冰箱、洗衣机、空调、电灯等所有开关组件的电力调整和开闭状态。

立场测量的原理本质上是利用磁场变量和三角函数测量偏转立场，以偏转立场控制家电的输出。

tmr在电流测量中的应用价值和方向

电流测量可能是tmr传感器的最大应用方向。 一般器件测量电流的原理比较简单，在流动的环节设置电阻，测量通过电阻的电流。 但是缺点也很大。 一方面对于大电流的测量，必须采用串联或大电阻，另一方面必须增大价格，而且组装成大的体积结构。 另一方面，在超低电流的检测中，由于移动智能设备的迅速发展、物品的互联网和生物技术的扩展，设备的电流可能会突破安培级和毫安级，降低到微安培级。 这是一个简单的原理，但它意味着非常多的噪声过程，需要组合和测量非常多的有噪声的器件来控制电阻和测量电流。 磁传感器完全没有这些问题。 即使是第一代霍尔传感器，也可以巧妙使用集磁环结构放大磁场，而且体积重量与电阻测量相比会降低多个维度。 作为第四代tmr传感器怎么样？ 霍尔传感器的缺陷是功耗大，直线性差，而且集磁环结构在磁传感器行业是肥大级的配置。 tmr传感器检测电流的原理是检测铜导线结构上产生的电磁场，通过运算得到电流的大小。 在消除集磁环结构的基础上，温度稳定性、灵敏度、功耗、直线性优于霍尔传感器。 这些特征在与amr传感器和gmr传感器的比较特征中也同样存在。

因此，tmr传感器在充电桩和光伏太阳能面板上具有无与伦比的特征。 国内目前已知公共充电桩行业使用霍尔传感器检测电流，但这是不影响tmr传感器的更好的选择。 虽然霍尔传感器的价格和封装工艺的难度相对比tmr更便宜更简单，但事实上霍尔传感器的响应时间更慢，体积更大，受外部温度影响引起的错误率也更高，这也是无法推测的。 从充电桩的快速发展趋势来看，未来交流电桩和交流直流一体电桩的普及度有很大的趋势，而且单桩1拖2、1拖4的桩体结构需要正确计算城市内总桩数的功率损失，从这方面霍尔传感器逐步表示自身的性能缺陷

说到tmr，我们说到国内现在拥有tmr领先技术的企业，其实在国内制造大厅的企业很多。 由于市场普及度高和价格低的关系，大厅应用市场的诉求比较大，相对来说技术的迅速发展比较受欢迎。 tmr是新型科学技术的零部件和技术，在有条件的技术企业中很少见。 现在，在拥有该产品技术的企业中，有tdk、murata村田、多维度等小科技企业。 但是，技术的先进性给国内该技术的企业带来了不少壁垒，随着本土tmr播放器的增加，预计越来越接近最新磁传感器应用的普及。