專利名稱：磁性電流傳感器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種具有相當(dāng)大的磁阻特性的鐵磁性薄膜結(jié)構(gòu)部件，更具體地講，本發(fā)明涉及其中可用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)部件。
許多電子系統(tǒng)，比如說(shuō)諸如儲(chǔ)存器等等的數(shù)字式系統(tǒng)，以及諸如場(chǎng)強(qiáng)傳感器等等的模擬系統(tǒng)等等，均使用著磁性裝置。磁檢測(cè)儀表和其它類型的磁傳感裝置被廣泛地應(yīng)用于諸如磁盤儲(chǔ)存器和磁帶儲(chǔ)存系統(tǒng)等等的各種系統(tǒng)中。這類裝置可提供出反映著在不同條件下檢測(cè)到的磁場(chǎng)的輸出信號(hào)。
這類磁場(chǎng)傳感器的一種應(yīng)用方式是檢測(cè)流經(jīng)導(dǎo)體的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以推斷出產(chǎn)生這一磁場(chǎng)的電流的性質(zhì)和大小。在過去一直是使用這種傳感器來(lái)檢測(cè)由大幅度電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的，但如果要對(duì)包括相當(dāng)小電流的低強(qiáng)度電流實(shí)施檢測(cè)，則這種檢測(cè)將難以實(shí)現(xiàn)。然而在許多應(yīng)用場(chǎng)合，比如說(shuō)對(duì)于所要檢測(cè)的、產(chǎn)生磁場(chǎng)的這種小電流僅用于傳輸信號(hào)信息，而不是用于傳送較大的電流能量的應(yīng)用場(chǎng)合等等，均需要對(duì)由小電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)施檢測(cè)。
這類應(yīng)用場(chǎng)合在醫(yī)療系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中是大量存在的，因?yàn)檫@些系統(tǒng)經(jīng)常需要由外部信號(hào)源和系統(tǒng)其它部分通過信號(hào)耦合元件進(jìn)行信號(hào)傳遞。由于要對(duì)產(chǎn)生磁場(chǎng)的信號(hào)實(shí)施檢測(cè)，所以用于這一目的、傳遞信號(hào)用的導(dǎo)體必須與系統(tǒng)中包含傳感器部件的部分電絕緣。如果舉例來(lái)說(shuō)就是，載有環(huán)路電流信號(hào)信息的一個(gè)比較長(zhǎng)的電流回路，會(huì)通過輕微地或靜態(tài)地放電，而承受相對(duì)于接地電位為相當(dāng)高的電壓。在多種應(yīng)用場(chǎng)合，這種電位差必須與信號(hào)檢測(cè)和接收回路分離開，以避免造成回路損壞，即使在必須用電子回路獲取包含有回路電流的信號(hào)信息時(shí)也是如此。
從成本、便利和系統(tǒng)性能等方面考慮，目前往往用單片式集成電路芯片構(gòu)成用于這種目的的信號(hào)隔離器。在這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，可采用一個(gè)或多個(gè)固態(tài)磁場(chǎng)傳感器來(lái)檢測(cè)由包含有信號(hào)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。目前已經(jīng)使用在這種條件下的一種類型的磁場(chǎng)傳感器是霍爾效應(yīng)裝置。由于霍爾裝置的靈敏度要受到磁場(chǎng)的限制，所以這種裝置在用于檢測(cè)由小電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)往往是不能令人滿意的。
而且，為改進(jìn)霍爾效應(yīng)裝置的靈敏度所進(jìn)行的輔助或附加檢測(cè)也是不能令人滿意的。由于霍爾裝置的磁敏感軸與在支撐該裝置用的基底上延伸的單片式集成電路中的霍爾裝置的配置方向相垂直，即該裝置的磁敏感軸與裝置的厚度方向相平行，而不是與其寬度或長(zhǎng)度方向相平行，所以如果使用場(chǎng)強(qiáng)聚能體，則難以配置在一個(gè)包含有霍爾裝置的單片式集成電路上。而且，由霍爾裝置提供的、與被測(cè)磁場(chǎng)有關(guān)的信息呈電壓形式，這還使得這種裝置不能被用在增大輸出信號(hào)以提供出電流信號(hào)信息的橋形回路中。
其它形式的、可用于信號(hào)隔離的混合式集成電路或單片式集成電路，均采用著一個(gè)其電磁輻射強(qiáng)度由信號(hào)源給出的信號(hào)電流控制的光源。這種光源與配置在集成電路板上的光檢測(cè)器電絕緣，從而能通過光的發(fā)射和接收而獲取出信號(hào)電流的性質(zhì)和大小。這種檢測(cè)裝置要隨使用條件的變化而作相應(yīng)變化，因此存在有難以解決的工程技術(shù)問題和如何降低成本的問題，這使得它并不是一種令人滿意的技術(shù)解決方案。因此，目前非常需要能夠有一種以相當(dāng)經(jīng)濟(jì)的成本制作出的、具有高靈敏度的信號(hào)隔離裝置。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種用于在輸出端處提供反映著由電源供給至裝置的輸入電流的信息的電流檢測(cè)裝置，這種電流檢測(cè)裝置可以包括有配置在基底上的、彼此相鄰接但又空間分離的一個(gè)輸入連接體和一個(gè)第一電流傳感器，以便使它們電絕緣，并且使第一電流傳感器位于由輸入電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍之內(nèi)。第一電流傳感器由一組磁阻型、各向異性的鐵磁性薄膜層構(gòu)成，而且其中至少有兩層由一層設(shè)置在它們之間的非磁性導(dǎo)電體層彼此分離開。
第一電流傳感器最好是主要在基底上沿第一方向延伸，輸入連接體最好是主要在基底上沿與第一方向基本上相垂直的第二方向延伸。在輸入連接體和第一電流傳感器兩側(cè)還配置有一層由基本上呈磁可透過性材料制成的層，以構(gòu)成為磁場(chǎng)聚能體，并作為可抑制不需要的外部磁場(chǎng)侵入的保護(hù)殼體。
這種傳感器可以與形成在基底上的其它電子回路電連接。這些回路還可以包括有一個(gè)非線性的適配回路，以便即使電流傳感器存在有非線性也可以用更高精度提供出反映著輸入電流的信息。而且，還可以配置有與輸入連接體或輸出連接體相鄰接的其它電流傳感器，以構(gòu)成一個(gè)增大靈敏度用的橋形回路。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A和1B為表示使用在本發(fā)明中的一種單片式集成電路的局部結(jié)構(gòu)構(gòu)成用的平面圖。
圖2A、2B、2C、2D和2E為表示如圖1所示的局部結(jié)構(gòu)構(gòu)成中一部分用的層面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為表示具有如圖1和圖2所示的那種結(jié)構(gòu)構(gòu)成用的特征曲線圖。
圖4為表示使用在本發(fā)明中的一種電路實(shí)施例用的示意性電路圖。
圖5為表示使用在本發(fā)明中的另一種電路實(shí)施例用的示意性電路圖。
圖6為表示使用在本發(fā)明中的另一種單片式集成電路的局部結(jié)構(gòu)構(gòu)成用的平面圖。
有關(guān)最佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明可用作這種信號(hào)隔離器的磁場(chǎng)傳感器是建立在它對(duì)出現(xiàn)在其中的磁場(chǎng)狀態(tài)敏感的基礎(chǔ)之上的，并且可以利用鐵磁性薄膜材料制作。這種裝置可以配置在一個(gè)單片式集成電路的表面上，以便在傳感器裝置與運(yùn)行電路之間能夠采用常規(guī)的電連接方式。
近年來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過采用使這種傳感器呈由分離材料制成的中間薄層的形式，并且在該分離材料的兩個(gè)主要表面上均配置有各向異性鐵磁性薄膜層的方式，則如果這種呈“三明治式”結(jié)構(gòu)構(gòu)成形式的鐵磁性薄膜層和中間層的厚度足夠小，這種傳感器就將具有“巨磁阻效應(yīng)”。通過在這種傳感器上附加上其它鐵磁性薄膜和中間層以構(gòu)成超結(jié)晶晶格的方式，還可以進(jìn)一步增大這種磁阻效應(yīng)。這一增大后的“巨磁阻效應(yīng)”可以產(chǎn)生比目前已知的各向異性磁阻響應(yīng)特性更大的磁阻響應(yīng)特性。與本發(fā)明所描述的傳感器相類似的、用于檢測(cè)在由單片式集成電路構(gòu)成的裝置外部處的磁場(chǎng)的傳感器，已經(jīng)公開在由J.M.Daughton遞交的、名稱為“MagneticStructure With Alloy Layer”的、美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)為No.08/384647的、目前尚未授權(quán)的專利申請(qǐng)中，以及由J.M.Daughton遞交的、名稱為“Magnetic Structure With Stratified Layer”的、美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)為No.08/096765的、目前尚未授權(quán)的專利申請(qǐng)中。這兩份專利申請(qǐng)均已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，并均作為本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。
圖1示出了一個(gè)形成在單片式集成電路上一部分處的信號(hào)隔離器的平面圖，這種單片式集成電路包括有一個(gè)構(gòu)成為隔離體基底一部分的支撐用半導(dǎo)體芯片，且其中通常配置該信號(hào)隔離器使用的運(yùn)行電路。在一種變形實(shí)施形式中，信號(hào)隔離器還可以形成為設(shè)置在陶瓷基底上的混合式集成電路上的一部分。為更清楚起見，還用圖1B示出了由圖1所示部分的局部放大了的部分示意圖，而且還將其部分剖開以暴露出下層的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。根據(jù)需要還可以在這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成之上設(shè)置一層保護(hù)層，但為清楚起見而在圖中并未示出該層，而僅示出了某些其它層。在圖中，構(gòu)成結(jié)構(gòu)部分中可以看見的結(jié)構(gòu)部分均以實(shí)線表示，而位于這些圖中可以看見的其它結(jié)構(gòu)部分之下的結(jié)構(gòu)部分均以虛線表示。
圖2A、2B、2C、2D和2E是與圖1A和1B相對(duì)應(yīng)的層面示意圖，它們示出了在圖1A和1B中由相應(yīng)標(biāo)記示出的部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在這些層面示意圖中給出了各結(jié)構(gòu)層的參考標(biāo)號(hào)，以便與示出在圖1A和1B中的結(jié)構(gòu)構(gòu)成相對(duì)應(yīng)，但為了更清楚起見，其中許多尺寸已經(jīng)被放大或縮小了，因而它們并不是與圖1A和1B相關(guān)的真實(shí)橫剖面圖。
正如上所述，電流傳感結(jié)構(gòu)通常配置在半導(dǎo)體芯片10上，而這種半導(dǎo)體芯片10通常具有驅(qū)動(dòng)設(shè)置在其上的傳感器運(yùn)行用的適當(dāng)電路。在半導(dǎo)體芯片10上通過氮化硅濺射沉淀方式形成有一個(gè)電絕緣層11，該絕緣層11支撐著一個(gè)呈“三明治式”結(jié)構(gòu)構(gòu)成形式的電流傳感器。這種電流傳感器包括有一對(duì)由一個(gè)非磁性導(dǎo)電中間層彼此分開的鐵磁性薄膜層，對(duì)這一點(diǎn)將在下面詳細(xì)說(shuō)明。由于在圖2A、2B、2C和2E中，絕緣層11和半導(dǎo)體芯片10并沒有彼此區(qū)分開，所以在這些圖中，由半導(dǎo)體芯片10和支撐層11構(gòu)成的電流傳感器用的基底是由參考標(biāo)號(hào)10、11示出的。層11的一部分在圖2D中表示的更為清楚。層11通常是由氮化硅形成的，厚度大約為10000埃。
這樣，如上所述的“三明治式”結(jié)構(gòu)構(gòu)成被配置在層11上，并且具有通過濺射沉淀方式形成的鐵磁性薄膜層和中間層，以形成可作為電流傳感器使用的磁阻型電流阻體。這種多層結(jié)構(gòu)的薄膜電阻率大約為13Ω/□或更高，并且可與大約為40Oe的磁化飽和場(chǎng)一起形成超過5％的巨磁阻效應(yīng)。
當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成時(shí)，所配置的第一層是在氮化物層11上以濺射沉淀方式形成的組合式鐵磁性薄膜層，其結(jié)果如圖2D所示，這種組合式鐵磁性薄膜層中的第一薄層12由65％的鎳、15％的鐵和20％的鈷構(gòu)成的合金形成，其厚度大約為40埃，并且通常具有大約為10000高斯的磁飽和傳導(dǎo)率。在存在有外磁場(chǎng)的條件下，這一薄層沉淀將出現(xiàn)在沿著與圖面表面相平行的方向延伸的薄膜平面上，從而形成具有面心立方體結(jié)構(gòu)的薄膜。這種制造磁場(chǎng)可以平緩地沿著圖面表面的方向移動(dòng)。第二薄層13也可以在具有類似制造磁場(chǎng)的條件下，通過濺射沉淀方式而形成。第二薄層由5％的鐵和95％的鈷構(gòu)成，其厚度大約15埃，從而使這種材料具有大約為16000高斯的、比第一薄層12的磁矩更高的磁矩。這種具有更高磁矩的材料配置在隨后形成的中間層附近，以便能獲得更為巨大的磁阻效應(yīng)，而配置具有更低磁矩的薄層12和未配置有薄層12的場(chǎng)合相比，前者可以使所制得的電流傳感器對(duì)更微弱的磁場(chǎng)具有更高的靈敏度。
然后通過濺射沉淀方式在層13上形成中間層14，這一中間層具有導(dǎo)電性且是非磁性的。層14通常可由銅制作，厚度為35埃。層14的結(jié)構(gòu)構(gòu)成使得可以隨后再在層14上形成第二組合式鐵磁性薄膜層，而且可以使這種結(jié)構(gòu)與由薄層12和12構(gòu)成的第一組合層相匹配，但因?yàn)槭遣捎猛瑯映恋聿襟E制作的，所以只是次序相反。這樣，具有更大磁矩的薄層將與層14相鄰接，并且在其上配置有具有更小磁矩的層。由于這些薄層在其它方面均相同，因此在圖2D中是以與薄層13和12相類似的參考標(biāo)號(hào)13’和12’對(duì)它們進(jìn)行表示的。
在制作出這種“三明治式”結(jié)構(gòu)構(gòu)成之后，可在薄層12’上通過濺射沉淀方式形成200埃厚的鉭層或氮化鉭層，以保護(hù)位于其下的薄層12’，并實(shí)現(xiàn)與電路間的電耦合。這一由鉭層或氮化鉭層構(gòu)成的最后層15具有導(dǎo)電性，所以會(huì)在電流傳感器的其它部分產(chǎn)生分流電流，進(jìn)而可以有效地降低具有這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電流傳感器所獲得的巨磁阻效應(yīng)。由于層15和鐵磁性組合物層及非磁性中間層相比，其厚度非常大，所以在圖2D中以剖斷方式示出。
類似的，沉淀形成在層15之上的層16在圖2D中也是以剖斷方式示出的，其原因在于它的厚度達(dá)100埃。首先對(duì)層15實(shí)施濺射清潔以除去大約75埃。隨后在已清潔的層15之上濺射沉淀上層16，層16為由鉻占40％、硅占60％構(gòu)成的硅化鉻層，層16形成為一個(gè)蝕刻停止層，以便隨后在其上蝕刻形成化學(xué)刻蝕掩模層。
因此，可以在層16上通過濺射沉淀方式形成另一個(gè)厚度為1000埃的、制作化學(xué)刻蝕掩模用的氮化硅層，但由于這一層的剩余部分將與隨后設(shè)置的另一個(gè)絕緣層相嵌和，所以在圖2D中并沒有示出這一層。可以在這種氮化硅掩模層之上沉淀形成具有特定圖案的光阻層，以便在蝕刻之后通過除去氮化硅掩模層上面的掩模圖案的方式，形成蝕刻掩模。在對(duì)彎曲形式的阻抗結(jié)構(gòu)部分實(shí)施化學(xué)刻蝕之后而形成的最終圖形形狀電路，可以作為具有延伸出的耦合延伸部的電流傳感器，而這種耦合延伸部用于將這一阻抗體耦合至裝置電路回路。可使用活性離子蝕刻方式形成具有特定圖案的阻抗層，以除去氮化硅掩模層上的暴露部分，而到達(dá)作為蝕刻停止層的鉻硅層16。該鉻硅層的剩余部分可作為如上所述的掩模層，以便在隨后的離子化學(xué)刻蝕步驟中除去鉻硅層16上的暴露部分，以及當(dāng)前的、由薄層13’和12’構(gòu)成的第二組合式鐵磁性薄膜層上的暴露部分，非磁性中間層14上的暴露部分，和由薄層13和12構(gòu)成的第一組合式鐵磁性薄膜層上的暴露部分，而到達(dá)氮化硅層11。
如圖所示，所制造出的電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17在除圖2D以外的層結(jié)構(gòu)圖中呈單層結(jié)構(gòu)，而不是呈多層結(jié)構(gòu)，這僅僅是為了避免使圖的尺寸增大。因此，所制得的電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17在圖2B和圖2C中亦以這種單層結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一部分還示出在如圖1A和1B所示的平面圖中，而且在這些圖中，這一結(jié)構(gòu)亦用參考標(biāo)號(hào)17表示。這種鐵磁性薄膜組合層中的易磁化軸與結(jié)構(gòu)部件17中的電流傳感器的最長(zhǎng)部分的延伸方向相垂直。
在電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17制作完成之后，可在結(jié)構(gòu)部件17(包括與如圖2A、2B、2C和2E所示的絕緣層相組合的氮化硅掩模層的剩余部分)以及氮化硅層11上的暴露部分處，通過濺射沉淀方式形成10000埃以上的氮化硅絕緣層20。絕緣層20確定著這一層中的、位于出現(xiàn)在提供信號(hào)電流用的輸入連接體與如下所述的電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17之間的電壓用的耐壓容量，因而它的質(zhì)量和厚度均是相當(dāng)重要的。絕緣層20應(yīng)具有良好質(zhì)量和10000埃以上的厚度，以便能夠阻斷1000伏以上的電壓，而且該層的厚度越厚，絕緣層20承受電壓的能力也越強(qiáng)。
在這一制作工序之后對(duì)蝕刻層20分別實(shí)施兩次蝕刻。在第一蝕刻工序中，先形成具有特定圖案的光阻體以構(gòu)成孔口，這些孔口形成在絕緣層20上的預(yù)定區(qū)域處以便形成與結(jié)構(gòu)部件17間的電耦合。可使用活性離子蝕刻方式在層20中形成孔口21，以便如圖2C所示，暴露出結(jié)構(gòu)部件17中的層16。在第二蝕刻工序中，再次在其上形成具有特定圖案的光阻體以構(gòu)成孔口22，這種孔口將形成在絕緣層20中，形成在絕緣層11中，并且進(jìn)一步形成在半導(dǎo)體芯片10中需要暴露出耦合電路延伸體23的其它層中，以便使電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17與形成在單片式集成電路中的半導(dǎo)體芯片10上的電路延伸體23形成電路連接。電路延伸體23上的一部分已示出在圖2C中，它包括著耦合回路以及電連接在其上的、圖中未示出的電子回路的剩余部分。
當(dāng)絕緣層20中的孔口制作完成之后，先對(duì)作為金屬耦合組件中的第一層24實(shí)施濺射清潔，以除去鉻硅層16中的暴露部分大約一半的厚度。在清潔操作之后可以通過濺射沉淀方式形成包含有2％的銅的鋁合金，并用這種鋁合金充滿位于絕緣層20上側(cè)表面處的孔口21和22。層24通過被充滿的孔口21與結(jié)構(gòu)部件17中的“三明治式”結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分電連接，即通過鉻硅層16和鉭層15上的剩余部分與結(jié)構(gòu)部件17電連接，并進(jìn)而通過被充滿的孔口22直接與電路延伸體23電連接。在層24上配置有光阻層，通過具有特定形式的圖案而暴露出不需要的部分，并隨后通過活性離子蝕刻方式而將其除去，以形成所需要的、用于第一金屬層24的耦合結(jié)構(gòu)。
通過采用除去層24上不需要部分的方式可以形成幾種不同形式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中最重要的就是構(gòu)成信號(hào)電流導(dǎo)入用的輸入連接體主體，這一主體部分形成為呈六圈形式的線圈25，而且它呈如圖1A所示的六角形結(jié)構(gòu)。線圈25中的一部分在圖1B、2A和2B中也通過相同的參考標(biāo)號(hào)示出了。線圈耦合部分25’由同一第一層耦合金屬構(gòu)成，并由圖1A所示的線圈25右側(cè)向下延伸至外設(shè)的耦合電路延伸體組件26處，它包括有具有位于其上的第二耦合層金屬部分的第一層耦合金屬基底，這一點(diǎn)將在下面詳細(xì)說(shuō)明。而且正如圖1A所示，耦合通路28和29由電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17上的耦合延伸部端部一直延伸至耦合電路延伸體30和31處。耦合通路28在圖2E中也通過相同的參考標(biāo)號(hào)示出了。
第一金屬耦合層24的厚度通常為5000至7500埃，以便確保能接受由載有信號(hào)電流的電流引導(dǎo)體給出的、強(qiáng)度高達(dá)5毫安/微米的電流，而不至于出現(xiàn)過熱或電遷移現(xiàn)象。如果需要的話，也可以使用諸如金、銅或鎢來(lái)制作該耦合用的第一層。在變形實(shí)施形式中，線圈25的圈數(shù)和形成該線圈25用的導(dǎo)體的厚度和寬度均可以適當(dāng)變化，以改變輸入電流源中的阻抗。也可以采用其它的電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成形式以調(diào)整阻抗。
在制作完成線圈25和耦合通路28、29之后，可以在其上通過沉淀方式形成厚度通常為7500埃的另一個(gè)氮化硅層，并且使其位于層20上的暴露部分處，以形成另一個(gè)絕緣層35。將具有特定孔口圖案的光阻層形成在層35之上，以便能夠在層35中形成孔洞，以配置如下所述的、由耦合金屬構(gòu)成的第二層用的耦合元件。正如圖2A和2E所示，可以用活性離子蝕刻方式形成位于層35中的這些孔口36。
在第二絕緣層35上還可以沉淀形成有一層金屬，以構(gòu)成第二金屬耦合層37，隨后用包含有2％的銅的鋁合金蓋覆住這一層，并充滿孔口36。如圖2A和2E所示，充滿孔口36的金屬層37將直接與由層24剩余部分構(gòu)成的結(jié)構(gòu)構(gòu)成中的暴露部分相連接。層37的沉淀厚度通常為3500埃。光阻層將延伸蓋覆住孔口，而這些孔口是層37上的不需要部分，即屬于應(yīng)該被除去的部分。可以利用活性離子蝕刻方式除去層37中的這些不需要部分。進(jìn)行完這種除去操作的結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖1A所示，它包括有一個(gè)由如圖2A所示的線圈25上內(nèi)側(cè)端部延伸出來(lái)的一個(gè)引出端38，這一引出端38一直延伸越過隔離體35和線圈25而到達(dá)電路延伸體27。正如圖2E所示，第二金屬層37上的剩余部分還可以用來(lái)形成電路延伸體26、30、31用的金屬基底，以便能傳送由第一金屬層24上剩余部分給出的信號(hào)。在圖1A中，沒有用虛線劃出的部分表示的是由其它層蓋覆住的部分。
在金屬層37上的剩余部分和絕緣層35上的暴露部分之上，還可以通過濺射沉淀上一個(gè)厚度為7500埃的薄層的方式，形成一個(gè)由氮化硅構(gòu)成的絕緣層40。絕緣層40可作為位于其下的裝置結(jié)構(gòu)的防護(hù)膜或稱保護(hù)層，并且可作為磁可透過性物質(zhì)用的基底，從而構(gòu)成為磁通殼體和蓋覆住線圈25一部分用的聚能體，這一部分還位于電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17中的電流傳感器之上。
構(gòu)成為這種聚能體的結(jié)構(gòu)構(gòu)成可以通過首先沉淀上一層鐵磁性薄膜起始層41的方式形成，這一層41構(gòu)成為隨后實(shí)施的電鍍步驟中的電極，并且可以用作為粘接配置在絕緣層40之上的、與其相鄰接的金屬層用的粘接層。隨后沉淀形成具有特定圖案的的光阻層，以便在位于層41之上的部分中形成孔口，而層41設(shè)置在位于電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17中的電流傳感器之上的部分中。在這些孔口中設(shè)置有厚度為20000埃的金制電極，以構(gòu)成為一個(gè)應(yīng)力釋放層42，進(jìn)而構(gòu)成將要實(shí)施沉淀的磁可透過性物質(zhì)體。在起始層沉淀之后將光阻層除去，再形成一個(gè)限定應(yīng)力釋放層42上的孔口用的新的光阻層。隨后在最靠近電極的孔口中形成磁可透過性物質(zhì)體43，由磁可透過性材料形成的這一物質(zhì)體是一種由占80％的鐵和占20％的鎳構(gòu)成的合金，其厚度為14微米。
然后除去層43上的光阻引導(dǎo)面層。即將這種裝置放入由磷酸、乙酸和氮酸的混合體構(gòu)成的酸性浴槽中，以便從未位于層42和43之下的部分上除去起始層41。所制得的磁可透過性物質(zhì)殼體和聚能體如圖2B所示。然后在配置有孔口的裝置上再沉淀上一層光阻層，這層光阻層蓋覆著具有將要配置在層40中的孔口44的耦合電路延伸體組件26、27、30和31?？梢岳没钚噪x子蝕刻方式形成如圖2E所示的這種孔口，以便耦合至外側(cè)回路，進(jìn)而通過常規(guī)的球形接頭導(dǎo)線耦合至基底39處。所描述的這種裝置中的晶片可以被組裝好，進(jìn)行防水檢測(cè)，進(jìn)而再將各個(gè)獨(dú)立的裝置分離成分離的芯片，并進(jìn)行包裝。
如圖1A、1B、2A、2B、2C、2D和2E所示的信號(hào)隔離器裝置的基本運(yùn)行模式為，在檢測(cè)出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中的電壓時(shí)，可通過電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17提供出一個(gè)恒流電流。由于結(jié)構(gòu)部件17的磁阻特性，這種電壓是通過線圈25引入的信號(hào)電流的一個(gè)函數(shù)。因此，所測(cè)量的電壓是電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17的電阻以及流經(jīng)線圈25的電流的大小的函數(shù)，即至少是線圈25中具有非常低頻率的電流的一個(gè)函數(shù)。
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由結(jié)構(gòu)部件17測(cè)量獲得的阻抗相對(duì)于線圈25中的零信號(hào)電流基本上是對(duì)稱的，所以沿正向或負(fù)向以相同大小流經(jīng)線圈的電流的阻抗是基本上彼此相等的。然而正如圖3所示，結(jié)構(gòu)部件17中的阻抗是流經(jīng)線圈25的信號(hào)電流大小的一個(gè)非線性函數(shù)。這種非線性是由如這些附圖所描述的裝置的結(jié)構(gòu)構(gòu)成確定的，而且是由電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17中的、呈“三明治式”結(jié)構(gòu)構(gòu)成形式的電流傳感器的磁性能及構(gòu)成殼體和蓄能層43的材料的磁性能確定的。而且，由于結(jié)構(gòu)部件的溫度系數(shù)為大約1400ppm/℃，所以當(dāng)線圈25中的信號(hào)電流足夠大時(shí)，其熱效應(yīng)將會(huì)影響到電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17的阻抗。在裝置運(yùn)行的頻率范圍內(nèi)通常不會(huì)受到高達(dá)幾十或幾百兆赫的頻率的影響。
類似于如圖1A、1B、2A、2B、2C、2D和2E所示的信號(hào)隔離器由于存在有如上所述的非線性，流經(jīng)線圈25的電流在其輸出端的精度將受到限制。然而，這種運(yùn)行限制可以通過下述方式而被大幅度降低，即在輸入回路中設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)隔離器，并利用這些附加的隔離體產(chǎn)生與初始隔離體中相反的非線性效應(yīng)?？梢詫?shí)現(xiàn)這一目的的一種形式的輸入回路如圖4所示，而且它構(gòu)成為一個(gè)輸入-輸出電流跟蹤裝置50。
電流跟蹤裝置50在適配連接在正向電壓源的第一端部51與適配連接在負(fù)向電壓源的第二端部52之間運(yùn)行。另一個(gè)端部53與相對(duì)于端部51和52所提供的電壓為基準(zhǔn)電壓、或接地基準(zhǔn)電壓的部件相連接。
電流跟蹤裝置50具有一對(duì)分別與如圖1A所示的、相應(yīng)的耦合電路延伸體組件26和27相連接的輸入端部，而且在圖4中也使用這些參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示它的輸入端部。類似的，如圖1A所示的線圈25耦合在端部26與27之間，在圖4中它是用參考標(biāo)號(hào)25表示著的。如圖1A所示的線圈耦合部分25’和線圈引出端38在圖4中由等價(jià)導(dǎo)體部分表示。而且，如圖1A和圖1B所示的電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17在圖4中由等價(jià)阻抗器部分表示。線圈25與電流傳感器和耦合結(jié)構(gòu)部件17在用虛線圍起來(lái)的部分54中連接為一體，而且它們整體構(gòu)成為基于這種電流傳感器設(shè)置方式的磁阻效應(yīng)組件。
正如圖4所示，電流跟蹤裝置50的其余部分與圖1A和圖1B所示的不同，它還具有基于電流傳感器55設(shè)置方式所構(gòu)成的另一個(gè)磁阻效應(yīng)組件，以便在組裝完成之后，可以與基于電流傳感器54設(shè)置方式所構(gòu)成的磁阻效應(yīng)組件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成相匹配。因此，傳感器55中的磁阻部件由參考標(biāo)號(hào)17’表示，線圈部件由參考標(biāo)號(hào)25”表示，它們均位于表示基于電流傳感器55設(shè)置方式的磁阻效應(yīng)組件用的虛線框里。
在運(yùn)行過程中，分別由一對(duì)恒流電流源56和57中相應(yīng)的一個(gè)向傳感器54和55中的磁阻元件17和17’提供恒流電流。這兩個(gè)恒流源在組裝之后將在結(jié)構(gòu)構(gòu)成中彼此匹配，以便使由其中一個(gè)提供出的電流盡可能地與由另一個(gè)提供出的電流相匹配。電流源56連接在端部51與磁阻元件17之間，而電流源57連接在端部51與磁阻元件17’之間。每一個(gè)磁阻元件17和17’均具有一個(gè)與端部52相連接的相對(duì)端部，以便形成為半橋回路，在半橋回路中的各橋形電路元件均由相應(yīng)的恒流電流源提供電流，而且其中的每一個(gè)元件均具有可以由流經(jīng)與其相鄰接的線圈中的電流改變的阻抗值。
運(yùn)算放大器58中的兩個(gè)差分輸入端分別與電流源和磁阻元件中的一個(gè)相應(yīng)連接點(diǎn)相連接。換句話說(shuō)就是，運(yùn)算放大器58的反相輸入端與電流源56和磁阻元件17間的連接點(diǎn)相連接。運(yùn)算放大器58的非反相輸入端與電流源57和磁阻元件17’間的連接點(diǎn)相連接。運(yùn)算放大器58的輸出端與二極管59的陽(yáng)極相連接，并且與電流跟蹤裝置50的輸出端60相連接。而且，運(yùn)算放大器58還與作為正向電壓和負(fù)向電壓供給端部的端部51和52相連接。運(yùn)算放大器58是一種差分輸入、單點(diǎn)輸出、高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的運(yùn)算放大器，它可以作為跨導(dǎo)放大器在如圖4所示的回路中使用。
二極管59的陰極與傳感器55中的線圈元件25”相連接。線圈元件25”的另一側(cè)與接地端部53相連接。二極管59用于限制電流通過線圈25”流入至接地點(diǎn)處，而允許電流由接地點(diǎn)處流入至該線圈。可以這樣作的原因在于，磁阻元件17和17’阻礙在相鄰線圈中流動(dòng)的電流的阻抗特性是對(duì)稱的，而且盡管電流在輸入線圈元件17中僅沿一個(gè)方向流動(dòng)，但在電流沿某一方向流經(jīng)線圈元件25”時(shí)強(qiáng)制電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的噪音脈沖也是對(duì)稱的。
由電流跟蹤裝置50檢測(cè)和跟蹤的輸入電流被供給至電流跟蹤裝置50上的輸入端部26處，以產(chǎn)生一個(gè)流經(jīng)傳感器54中的線圈25，進(jìn)而由端部27流出的電流。這種電流將在其附近、進(jìn)而在傳感器54中的磁阻元件17附近產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，從而能有效地改變它的阻抗。這種阻抗變化又將導(dǎo)致在元件17與電流源56之間的連接點(diǎn)處的電壓變化，從而使出現(xiàn)在元件17與電流源56之間連接點(diǎn)處的電壓和出現(xiàn)在磁阻元件17’與電流源57之間連接點(diǎn)處的電壓不同。
這種電壓變化還將同時(shí)出現(xiàn)在作為跨導(dǎo)放大器、或稱電壓-電流變換器的運(yùn)算放大器58的差分輸入端之間，從而將經(jīng)過放大器放大后的這種電壓變化供給至通過二極管59提供至線圈元件25”的輸出電流中。這種電流將產(chǎn)生一個(gè)基于磁阻元件17’中的變化的磁阻效應(yīng)，由于存在有由端部26處引入的輸入電流，所以在運(yùn)算放大器58輸入端部之間所出現(xiàn)的初始差分電壓將被消除。
由于在傳感器54和55中的磁阻元件17和17’將分別組裝以彼此匹配，所以由于電流流經(jīng)線圈25”而出現(xiàn)在磁阻元件17’中的變化，將與由于電流流經(jīng)線圈25而在元件17中出現(xiàn)的變化相等。因此，當(dāng)供給至線圈25’的輸出點(diǎn)處的電流恰好與通過端部26引入的電流相匹配時(shí)，利用這種阻抗變化間的平衡便幾乎不會(huì)在運(yùn)算放大器58的差分輸入端部之間產(chǎn)生比較大的電壓差異。在這兒，由運(yùn)算放大器58的輸出端提供至線圈25”的輸出電流基本上與通過端部26引入的電流相等，即使在磁阻元件17和17’并不一定是流經(jīng)線圈元件25和25’的電流的線性函數(shù)時(shí)也是如此。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成，由運(yùn)算放大器58供給至輸出端60的輸出電壓是流經(jīng)輸入端26的電流的一個(gè)測(cè)量函數(shù)。
然而，這種使輸入和輸出電流達(dá)到匹配的預(yù)期結(jié)果是與傳感器54和55中的磁阻元件17和17’的特性匹配程度，與由電流源56和57供給的電流的匹配程度緊密相關(guān)的。只要磁阻元件17和17’之間、包括它們的非線性特性之間匹配良好，即使反映著磁阻元件17和17’與線圈25和25’中的電流間關(guān)系是非線性的，也不會(huì)改變這種預(yù)期的結(jié)果，但是如果匹配不好，這種非線性將使其不能獲得預(yù)期的結(jié)果。
由上不難看出，電流跟蹤裝置50中有關(guān)線圈25”中輸出電流的特性曲線，與放大后的、位于運(yùn)算放大器58輸入端處的電壓差特性曲線相等，從而可以利用有關(guān)磁阻元件17和17’、由電流源56和57提供的電流與輸入電流，由阻抗特性公式中的各值實(shí)施確定，這一等價(jià)特性公式為Iout=G[I57(R17′K0+R17′K1Iout+R17′K2Iout2)]]>-I56(R17K0+R17K1Iin+R17Iin2)].]]>在這一公式中，Iout代表著運(yùn)算放大器58在其輸出端通過線圈25”給出的輸出電流，Iin代表著通過線圈25提供至端部26處的輸入電流。電流I56和I57分別代表著由電流源56和57給出的電流。增益常數(shù)G代表著運(yùn)算放大器58在其輸入端部與輸出端部之間的跨導(dǎo)系數(shù)。
每一個(gè)磁阻元件17和17’在前述公式中均被模型化地表達(dá)為以流經(jīng)線圈25和25”中的相應(yīng)的電流為自變量的、直到二次方的非線性電阻器。當(dāng)取這種模型化表達(dá)方式時(shí)，有公式R17=R17K0+R17K1Iin+R17K2Iin2,]]>R17′=R17′K0+R17′K1Iout+R17′K2Iout2.]]>在這兒，磁阻元件17和17’模型化地表達(dá)為按冪級(jí)數(shù)方式展開的、以它們檢測(cè)到的電流為自變量的、直至電流二次方的非線性電阻器。在這些公式中，零次方的系數(shù)分別為R17K0和R17’K0，一次方的系數(shù)分別為R17K1和R17’K1，二次方的系數(shù)分別為R17K2和R17’K2。圖3示出了利用二次多項(xiàng)式給出的、有關(guān)諸如元件17和17’等等的磁阻元件的最佳適配的特性曲線，而且用于這種磁阻元件的二次多項(xiàng)式表達(dá)式為R17'R17′=5742-10,060Iin+72,710Iin2.]]>利用這一公式便可以通過由端部26檢測(cè)到的、流經(jīng)線圈25的輸入電流Iin和由回路部件及布線確定的回路系數(shù)，求出放大器58通過線圈25”給出的Iout。如果G足夠大，則有Iout=-12R17′K1R17′K2]]>-14(R17′K1R17′K2)2+I56R17K0-I57R17′K0I57R17′K2+I56I57R17K2Iin2+R17K1IinR17′K2.]]>磁阻元件的阻抗特性參數(shù)可以由如上所述的二次多項(xiàng)式表達(dá)式求出。隨后對(duì)由電流源56和57提供的電流值實(shí)施選擇，便可以獲得前述公式中的、可用來(lái)反求出值Iin用的Iout。
作為相對(duì)于Iin的變化值的、可快速顯示在Iout與Iin之間匹配狀態(tài)的一個(gè)函數(shù)的、與Iout有關(guān)的這種等式，是與磁阻元件17和17’之間的匹配質(zhì)量密切相關(guān)的。如果磁阻元件17和17’在沒有電流流經(jīng)線圈25和25”時(shí)的常規(guī)阻抗值不相匹配，即值R17K0與值R17’K0不相匹配時(shí)，在Iout與Iin之間將出現(xiàn)比較大的差異，而且它主要是由用于Iout的最后一個(gè)表達(dá)式的二次方根中的、作為第二項(xiàng)的值產(chǎn)生的。當(dāng)Iin相當(dāng)大時(shí)，第二項(xiàng)的量值將變的相對(duì)較小，但是這種差異由于二次方根中的第三項(xiàng)中而仍然存在。因此，當(dāng)磁阻元件17和17’之間的常規(guī)阻抗不相匹配時(shí)，如果Iin的值相對(duì)比較小，則在Iout與Iin之間的匹配是相當(dāng)不好的。而當(dāng)Iin的值足夠大時(shí)，在Iout與Iin之間的匹配可以獲得良好的改善。
正如在有關(guān)Iout的最后一個(gè)表達(dá)式中的、位于二次方根中的第三項(xiàng)所示的那樣，通過使有關(guān)磁阻元件17和17’的二次多項(xiàng)式表達(dá)式中的二次方根項(xiàng)中的參數(shù)，即R17K2與值R17’K2更好地相匹配的方式，還可以進(jìn)一步改善在Iout與Iin之間的匹配特性。如果使有關(guān)磁阻元件的二次多項(xiàng)式表達(dá)式中的線性項(xiàng)，即這兒的R17’K1的系數(shù)比這一二次多項(xiàng)式表達(dá)式中的二次方根項(xiàng)中使用的系數(shù)小很多，則還可以更進(jìn)一步地改善所述的匹配。
對(duì)于分別配置在電流跟蹤裝置50上的傳感器54和55中的磁阻元件17和17’而言，這種阻抗特性是相鄰線圈中電流的一個(gè)函數(shù)，由這種阻抗匹配的重要性來(lái)看，在距非常有效地確保這些特性之間的良好匹配、或稱可以消除任何不匹配的影響方面，尚存在有一定的差距。改善這種匹配的一種標(biāo)準(zhǔn)方法可以是一種利用目前公知電阻器微調(diào)技術(shù)，在組裝之后調(diào)整這兩個(gè)磁阻元件中一個(gè)的阻抗值，使其與另一個(gè)的阻抗值緊密匹配的方法。另一種可行的方法是在運(yùn)行過程中調(diào)整如圖4所示電路中的電流源位置，以便足以對(duì)在這些狀態(tài)下獲得的結(jié)果實(shí)施有效的平均，從而使回路的輸出能夠克服這些電流源中的不匹配的方法。這種調(diào)整可以通過作為模擬傳送門電路的氧化金屬型場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管來(lái)實(shí)施，而且這種晶體管可以與電流源56和57及磁阻元件17和17’整體形成在同一單片集成電路上。
還有一種可行的方式是采用使用在如圖5所示的回路中的完整橋形電路。在這兒，采用了兩個(gè)基于電流傳感器部件56’和57’的磁阻效應(yīng)組件來(lái)取代如圖4所示的電流源56和57，當(dāng)然還是用這種磁阻效應(yīng)組件向傳感器54和55供給電流的。如圖5所示回路中的輸入電流通過這兩個(gè)磁阻元件17和磁阻元件17'''供給至端部26，運(yùn)算放大器58輸出的電流則流經(jīng)磁阻元件17’和磁阻元件17”。分別利用這兩個(gè)配置在傳感器56’和57’中的磁阻元件17”和17'''，便可以使運(yùn)算放大器58輸入端處的信號(hào)電壓比施加在端部26處的輸入電壓大一倍。這種增大可以降低由于磁阻元件不匹配所產(chǎn)生的任何偏置電流，并且可以通過在這種降低了偏置的、更加平穩(wěn)的電流下運(yùn)行的方式改善其線性。
可以用來(lái)構(gòu)成如圖5所示電路的單片式集成電路芯片的另一種可行的設(shè)置方式如圖6所示，即將回路中的磁相互作用部分設(shè)置在芯片中，并使其位于形成在半導(dǎo)體材料基底中的電子電路之上。在這種回路中的這些電子回路部分被包含在基底中由虛線四邊形所示的區(qū)域中，而將其對(duì)輸入電流的影響抑制至最小。在圖6中表示各結(jié)構(gòu)構(gòu)成部件的參考標(biāo)號(hào)與在圖5中表示回路中的相應(yīng)回路元件的參考標(biāo)號(hào)相同。這些元件的構(gòu)成方式與如圖1和圖2所示元件的構(gòu)成方式基本相同。
本發(fā)明是參考最佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明的，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的主題和范圍內(nèi)，對(duì)各個(gè)細(xì)部進(jìn)行多種形式的改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于在輸出端處提供反映著由電流源供給至裝置的輸入電流的信息的電流檢測(cè)裝置，所述電流檢測(cè)裝置包括有一個(gè)基底；一個(gè)支撐在所述基底上的、適當(dāng)引導(dǎo)所述輸入電流流經(jīng)用的輸入連接體；一個(gè)第一電流傳感器，它支撐在所述基底上的、位于所述輸入連接體附近且與所述輸入連接體相分離的位置處，從而與所述輸入連接體電絕緣但又位于由所述輸入電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍內(nèi)，所述第一電流傳感器由一組磁阻型、各向異性的鐵磁性薄膜層構(gòu)成，而且其中至少有兩層由一層設(shè)置在它們之間的非磁性導(dǎo)電體層彼此分離開。
2.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括有一個(gè)配置在所述輸入連接體和所述第一電流傳感器附近的、由基本上呈磁可透過性材料制成的層，以構(gòu)成為磁場(chǎng)聚能體。
3.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于第一電流傳感器主要在所述基底上沿第一方向延伸，所述輸入連接體主要在所述基底上沿與第一方向基本上相垂直的第二方向延伸。
4.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述基底還進(jìn)一步包括有一個(gè)單片式集成電路結(jié)構(gòu)部件，后者包括若干個(gè)電子回路部件，這些部件中的至少一個(gè)與所述第一電流傳感器電連接。
5.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括有一個(gè)支撐在所述基底上的第二電流傳感器，所述第二電流傳感器位于與支撐在所述基底上的另一個(gè)連接體相鄰但又與其空間分離的位置處，從而與所述另一個(gè)連接體電絕緣，但又使第二電流傳感器位于由流經(jīng)該另一個(gè)連接體的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，所述第二電流傳感器由一組磁阻型的、各向異性鐵磁性薄膜層構(gòu)成，其中至少有兩層由一層設(shè)置在它們之間的非磁性導(dǎo)電體層彼此分離開，所述第二電流傳感器與所述第一電流傳感器電連接。
6.一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于還包括有一層由基本上呈磁可透過性材料制成的、按基本上與所述基底相平行的方式延伸的層，所述輸入連接體和所述第一電流傳感器至少部分配置在由所述呈磁可透過性材料制成的層與所述基底之間，以構(gòu)成為磁場(chǎng)聚能體。
7.一種如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述第一和第二電流傳感器中的每一個(gè)與提供電流用的第一和第二電源中相對(duì)應(yīng)的一個(gè)電連接。
8.一種如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述第一和第二電流傳感器中的每一個(gè)與第三和第四電流傳感器中相對(duì)應(yīng)的一個(gè)電連接，所述第三和第四電流傳感器中的每一個(gè)均由一組磁阻型、各向異性的鐵磁性薄膜層構(gòu)成，而且其中至少有兩層由一層設(shè)置在它們之間的非磁性導(dǎo)電體層彼此分離開，所述第四電流傳感器與所述第三電流傳感器電連接，所述第一和第三電流傳感器通過一個(gè)電激勵(lì)源彼此串聯(lián)電連接，所述第二和第四電流傳感器通過另一個(gè)電激勵(lì)源彼此串聯(lián)電連接，以形成橋形回路，所述第三電流傳感器支撐在所述基底上的與所述輸入連接體相鄰但又與其空間分離的位置處，從而與所述輸入連接體電絕緣又位于由流經(jīng)該輸入連接體的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，所述第四電流傳感器支撐在所述基底上的與所述另一個(gè)連接體相鄰但又與其空間分離的位置處，從而與所述另一個(gè)連接體電絕緣又位于由流經(jīng)該另一個(gè)連接體的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中。
9.一種如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于還包括有一個(gè)具有一個(gè)輸出端和兩個(gè)輸入端的差分放大器，從而使存在于兩個(gè)輸入端之間的差分電壓被放大，并將放大后的信號(hào)給出在所述輸出端部處，所述放大器輸入端中的每一個(gè)與所述第一、第二電流傳感器中相應(yīng)的一個(gè)和所述第一、第二電源中相應(yīng)的一個(gè)之間的連接點(diǎn)電連接。
10.一種如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于還包括有一個(gè)具有一個(gè)輸出端和兩個(gè)輸入端的差分放大器，從而使存在于兩個(gè)輸入端之間的差分電壓被放大，并將放大后的信號(hào)給出在所述輸出端部處，所述放大器的一個(gè)輸入端與位于所述第一和第三電流傳感器之間的連接點(diǎn)電連接，所述放大器的另一個(gè)輸入端與位于所述第二和第四電流傳感器之間的連接點(diǎn)電連接。
11.一種如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述差分放大器的輸出端與所述另一個(gè)連接體電連接。
12.一種如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述差分放大器的輸出端與所述另一個(gè)連接體電連接。
13.一種用于提供與由輸入端供給至裝置的輸入電流在流經(jīng)該裝置時(shí)的大小基本上相等的輸出電流的電流跟蹤裝置，所述的電流跟蹤裝置包括有一個(gè)與電激勵(lì)源電連接的橋形回路，包括一組基于磁阻效應(yīng)的電流傳感器的磁阻型元件，每一個(gè)電流傳感器均具有一個(gè)與所述磁阻型元件相鄰接的傳感導(dǎo)體，所述一個(gè)傳感導(dǎo)體與所述輸入端和另一個(gè)傳感導(dǎo)體電連接，以接收所述輸出電流，一個(gè)具有一組與所述橋形回路電連接的輸入端和一個(gè)與所述另一個(gè)傳感導(dǎo)體電連接的輸出端的差分輸入放大器，以提供出所述的輸出電流。
14.一種如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于所述橋形回路還包括有一組電源。
15.一種如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于所述橋形回路包括有至少四個(gè)基于磁阻效應(yīng)的電流傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有一個(gè)反映輸入電流用的輸出端(60)的電流檢測(cè)裝置,該裝置包括有一個(gè)接收輸入電流用的輸入連接體(25),和一個(gè)支撐在基底(10)上的電流傳感器(54),該電流傳感器(54)與輸入連接體電絕緣但又位于由輸入電流流經(jīng)輸入連接體(25)時(shí)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍內(nèi)。傳感器(54)沿著基本上與輸入連接體延伸方向相垂直的方向在基底(10)上延伸,并由至少一對(duì)由一層設(shè)置在它們之間的非磁性導(dǎo)電體層(14)彼此分離開的鐵磁性薄膜層(12、13)構(gòu)成。傳感器(54)可以與形成在基底(10)上的電子回路(26－27,51－52,58－60)電連接,并包括有一個(gè)非線性的適配回路,以便即使電流傳感器(54)存在有非線性時(shí)也可以用更高的精度提供出反映著輸入電流的信息,而且在橋形回路中還可以包括有其它電流傳感器(54、55)。
文檔編號(hào)G01R15/20GK1251171SQ97197131
公開日2000年4月19日 申請(qǐng)日期1997年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月16日
發(fā)明者小威廉·C·布萊克, 蒂爾道·M·赫曼 申請(qǐng)人:恒生電子公司