TMR隧道磁阻传感器 详解TMR传感器的原理和特性

在美国拉斯维加斯举办的全球最大电子产品展览会“2018年消费类电子产品展销会（CES 2018）”的 TDK和AKM的展台上发布了一款高精度3轴磁力计。

该磁力计将TDK公司开发的高度灵敏的隧道磁阻（TMR）元件与AKM公司设计的先进电子罗盘ASIC组合到一个小型LGA 11针封装内。该新型TMR磁力计附在一块芯片上，微型尺寸仅为1.6毫米 x 1.6毫米x 0.6毫米，而其特点是具有业内最低的RMS噪音，仅为40 nT-rms，且在在输出数据速率为100Hz时, 电流消耗亦非常低，仅为40 µA。

由于具有10 nT/LSB（最低有效位）的高灵敏度，该磁传感器可以非常精确地检测磁场内细小变化，从而能够在地球磁场或磁场发生器的帮助下高度准确地探测位置和方位。这些独一无二的特点使得TMR磁力计适用于紧凑型电子设备上，例如：智能手机、平板电脑、游戏机控制器和各种各样的可穿戴设备，以及需要位置和方位精度高的其他应用，例如：虚拟现实、增强现实或混合现实（VR、AR和MR）或室内导航。

磁传感器

磁传感器是种类繁多的传感器中的一种，它能够感知与磁现象有关的物理量的变化，并将其转变为电信号进行检测，从而直接或间接地探测磁场大小、方向、位移、角度、电流等物理信息，广泛应用于信息、电机、电力电子、能源管理、汽车、磁信息读写、工业自动控制及生物医学等领域。

随着科技进步和信息技术的发展，人们对磁传感器的尺寸、灵敏度、热稳定性及功耗等提出了越来越高的要求。

广泛应用的磁传感器主要是基于电磁感应原理、霍尔效应及磁电阻效应等。其中基于磁电阻效应的传感器由于其高灵敏度、小体积、低功耗及易

集成等特点正在取代传统的磁传感器。

目前市场上主要的磁传感器芯片是基于霍尔效应、各向异性磁电阻(AMR)和巨磁电阻(GMR)效应而开发的，而由于TMR磁传感器芯片拥有的小型化、低成本、低功耗、高度集成、高响应频率和高灵敏度特性，使其将会成为未来竞争的制高点。

TMR隧道磁阻传感器

主流的磁传感器仍然是半导体霍尔器件，但其本身存在的灵敏度低、容易受应力和温度影响、响应频率低以及功耗大的缺点，使其主导地位正不断受到磁电阻传感器的冲击。

国外薄膜磁电阻传感器(AMR／Sl，in-Valve／TMR)技术已经成熟并已开始大规模量产。TMR传感器目前主要应用在硬盘磁头和磁性内存领域，代表厂商：Seagate／WD／TDK；AMR器件代表厂商有：HoneyWell／NEC／日本旭化成／西门子；美国NVE公司小规模量产GMR传感器和少量的Spin—Valve传感器。

TMR磁传感器芯片的研发和生产依赖于纳米薄膜及纳米级电子元器件的生产设备、生产工艺与技术以及芯片的设计等多个环节。TMR技术主要掌握在国外的硬盘制造企业手中，而磁传感器制造企业普遍缺乏n很芯片制各技术、人才和生产经验。

在全世界范围内，国际上也只有美国的两家公司能够小批量生产TIvIR磁传感器芯片，包括美国的NVE和Micro Magnetics，而国内受设备和人才的限制，直到2010年，才逐渐填补这一领域的空白。