磁敏传感器国内外概况及其应用

 
    “磁敏传感器是传感器产品的一个重要组成部分，随着我国磁敏传感器技术的发展，其产品种类和质量将会得到进一步发展和提高，进军汽车、民用仪表等这些量大面广的应用领域即将实现。国产的电流传感器、高斯计等产品日前已经开始走入国际市场，与国外产品的差距正在快速缩小。”在2006中国东北第九届国际工业博览会同期举办的自动化学会研讨会上，来自沈阳仪表科学研究院的孙仁涛教授，为前来参展的观众做了有关磁敏传感器国内外概况及其应用的介绍，可谓一场磁敏传感器技术的学术交流大会。　　

　　　 一、磁敏传感器的发展特点

　　 1．集成电路技术的应用。将硅集成电路技术应用于磁敏传感器，制成集成磁敏传感器。

　　 2．InSb薄膜技术的开发成功，使得霍尔器件产能剧增，成本大幅度下降。

　　 3．强磁体合金薄膜得到广泛应用。各种磁阻器件出现，应用领域广泛。

　　 4．巨磁电阻多层薄膜的研究与开发。新器件的高灵敏度、高稳定性，引起研制高密度记录磁盘读出头的科技人员的极大关注。

　　 5．非晶合金材料的应用。与基础器件配套应用，大大改善

了磁传感器性能。

　　 6．Ⅲ—V族半导体异质结构材料的开发和应用。通过外延技术，形成异质结构，提高磁敏器件的性能。
　　
　　 二、国外磁敏传感器的现状

　　 1．国外磁传感器的常见种类
　　 就市场占有情况来看，国外磁敏传感器主要品种依然是霍尔元件、磁阻元件。近期的巨磁阻元件也有良好的发展空间。
　　
　　 2．外磁传感器的代表厂商：
　　 ·霍尔元件：日本旭化成；日本东芝；美国Honeywell公司；美国Allogro公司。
　　 ·磁阻器件：日本SONY公司；荷兰PHILIPS公司。
　　
　　 3．国外磁传感器的应用情况
　　 磁敏传感器应用的最大特点是无接触测量。

　　 ·霍尔元件：
　　 磁场测量，做高斯计（特斯拉计）的检测探头。
　　 电流检测，做电流传感器/变送器的一次元件。
　　 直流无刷电机，用于检测转子位置并提供激励信号。
　　 集成开关型霍尔器件的转速/转数测量。

　　 ·强磁体薄膜磁阻器件：
　　 位移传感器，主要有磁尺的线性长距离位移测量。
　　 角位移传感器，主要用语转动角度测量，广泛应用于汽车制造业。
　　 脉冲发讯传感器，主要用于流量检测和转速/转数测量，如电子水表和流量计的发讯传感器。

　　 ·半导体磁阻器件：
　　 主要是InSb磁阻器件
　　 微弱磁场检测，主要用于伪钞识别
　　 脉冲测量，主要用于转速/转数测量
　　
　　 三、国内磁敏传感器的现状

　　 1．国内磁传感器的常见种类及其特点
　　 目前国内磁敏传感器经过三十余年的发展，就基础器件的研究与开发情况，除巨磁阻期间存有差距以外，常用其他磁敏传感器如霍尔元件，磁阻元件等已经与国外同类产品的水平相当。市场上应用的国产磁敏传感器件的种类也与国外产品相当，依然是霍尔元件、磁阻元件。
　　
　　 2．国内磁传感器件代表厂商
　　 ·霍尔元件：中科院半导体所，沈阳仪表科学研究院，南京中旭微电子公司。
　　 ·磁阻器件：沈阳仪表科学研究院（汇博思宾尼斯公司）
　　
　　 3．国内磁传感器的应用情况
　　 ·电流传感器：国内包括沈阳仪表科学研究院（思宾尼斯公司）、西南自动化所等二、三十家大小不同的企业在生产和销售电流传感器/变送器，其市场竞争已经白热化。该领域是国内磁敏传感器应用最早、最普及、最成熟的领域。

　　 ·直流无刷电机领域：InSb霍尔元件为主，主要用于直流无刷电机转子位置检测，并提供定子线圈电流换向的激励信号。目前年需求量在几亿只。价格确仅有0.3元人民币左右。该领域是磁敏传感器用量最大的领域，但是在国内目前未形成工业化生产。

　　 ·流量计量领域：用于电子水表、电子煤气表、流量计等流量发讯传感器的低功耗薄膜磁体磁阻器件。日前，该产品由沈阳仪表科学院汇博思宾尼斯传感技术有限公司生产，市场空间可观。该领域是磁敏传感器国内最具发展潜力的新兴应用领域，目前处于市场成长期。

　　 ·专用测量仪表：高斯计，用于磁场检测，在磁性材料生产及应用方面用量较多，国内有沈阳仪表院思宾尼斯公司、北京师范学院等几家公司生产，其中思宾尼斯公司的高斯计已经批量出口美国。

　　 另外，国内的磁敏传感器在转速/转数测量、伪钞识别等领域，也均有应用，但没有形成规模。孙仁涛教授提到，目前国内磁敏传感器没有进入汽车生产领域，可谓一大遗憾。
　　
　　 四、国内磁敏传感器与国外磁敏传感器的差距

　　 1．生产规模小，成本高。
　　 2．部分元件的稳定性、可靠性差。
　　 3．实际应用且具规模的领域少，特别是汽车领

域，尚处空白。
　　 4．科研成果转化慢，生产条件配套性差，缺少资金入。
　　
　　 结束语:

　   “我们不可否认国产磁敏传感器在其产品种类、产品质量及其应用领域中与国外磁敏传感器的差距，但是，我们也看到了国产磁敏传感器打入国际市场的势头与决心。”孙教授说，“我们有理由相信我们自己的产品，有理由相信我们自己的那些为磁敏传感器的发展而不懈努力的科技工作者！”
　　
　　 相关概念
　　 ·敏感元件：是指在传感器中能直接感受或响应被测量的部分。
　　 ·转换器件（元件）：是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适用于传输或测量电信号部分。
　　 通常，人们习惯将敏感元件叫“传感器”（sensor）；将配有转换器件的传感器叫做变送器（transducer）。在国外，分的不是很明确。
　　 ·磁敏传感器：能接受磁信号，并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。磁敏传感器是伴随测磁仪器的进步而逐渐发展起来的，在众多的测磁方法中，大都是将磁场信息变成电信号进行测量。