NVE Corporation, ist der Leader in Spintronic-Sensoren. Dieses innovative amerikanische Unternehmen hat sich auf die Entwicklung von "Gaint Magnetoresistive Effect" (GMR) Sensoren und "Tunnel Magnetoresistive Effect" (TMR) Sensoren spezialisiert. Die ersten GMR-Sensoren für industrielle und medizinische Anwendungen wurden bereits 1994 gefertigt. Die ersten industriellen TMR-Sensoren fertigt NVE seit 2010. Somit ist NVE der erste Hersteller, der GMR- und TMR-Sensoren für den industriellen Serieneinsatz fertigt.

 

Weiterführende Informationen zur GMR-Technologie finden Sie auf der Web-Seite von NVE.

die neue Art - Magnetfelder - zu messen

Bei der Suche nach geeigneten Gebern und Sensoren, haben sich Magnet-feld-sensoren durchgesetzt. Die Anforderungen in Bezug auf

  • sehr hohe Temperaturstabilität über den gesamten Temperaturbereich
  • sehr große unverstärkte Ausgangs-Signalpegel
  • sehr hohe Empfindlichkeit
  • geringe Leistungsaufnahme
  • "0"-Speed bis 1 MHz Erkennung steigen kontinuierlich.

Die Giant Magnetoresistance-Sensoren (kurz GMR-Sensoren) der Fa. NVE bringen den Entwickler einen entscheidenen Schritt weiter: Mit GMR-Sensoren kann das Magnetfeld eines Permanetmagneten, eines Elektromagneten oder das eines Stromes direkt gemessen werden. Durch die höhere Empfindlichkeit und den höheren Ausgangssignalpepel, sowie die magnetischen Eigenschaften erfüllen GMR-Sensoren die Haupt-Forderungen nach

  • höherem Schaltabstand
  • hoher Temperaturstabilität
  • Stillstanderkennung und
  • geringeren Design-In Kosten. 

Der GMR-Sensor

Die Fa. Nonvolatile Electronics, Inc., NVE, ist ein innovatives amerikanisches Unternehmen, daß sich auf die Entwicklung von "Giant Magnetoresistive Effect" (GMR) Sensoren spezialisiert hat. Die ersten GMR-Sensoren wurden bereits 1994 entwickelt. Heute ist NVE führend auf diesem Gebiet.

Der GMR-Brücken-Sensor der Fa. NVE vereint die Forderungen nach einem erhöhtem Nutzschaltabstand bei gleichzeitig sehr hoher Temperaturstabilität. Das GMR-Material im Magnetfeldsensor wird zu einer Wheatstoneschen Widerstandsmeßbrücke zusammengeschaltet. NVE's GMR-Sensoren sind so aufgebaut, daß zwei der vier GMR-Widerstände magnetisch abgeschirmt sind und somit als Referenzwiderstände dienen. Da diese Referenzwiderstände aus dem gleichen Material aufgebaut sind, besitzen sie den gleichen Temperaturkoeffizienten wie die beiden aktiven Sensoren. Das Ausgangssignal ist somit die doppelte Änderung eines GMR-Widerstandes. Bei einer 10% Änderung des Brückenwiderstandes ändert sich Ausgangssignal der Brücke um ca. 5% der angelegten Spannung. Abb.1 zeigt die konfigurierte Wheatstone Brücke des GMR-Sensors. Abb.2 zeigt das Ausgangssignal dieses Sensors bei unterschiedlichen Temperaturen. 

Die Kurven des unteren Bildes stellen das Ausgangssignal der Brücke, die mit einer Konstantspannungsquelle betrieben wird, bei den verschiedenen Temperaturen dar. Die Kurven auf dem oberen Bild von Abb.2 stellen das Ausgangssignal der gleichen Brücke, die mit einer Konstantstromquelle betrieben, dar. Auch bei einem Konstantstrom verringert sich das maximale Ausgangssignal bei Temperaturerhöhung, jedoch nicht so stark wie bei einer Konstantspannung. Dies liegt daran, daß sich bei einer Temperaturerhöhung der Brückenwiderstand erhöht, was eine Spannungserhöhung zur Folge hat. Das Ausgabesignal, das kleiner ist als die Sättigung bleibt davon fast unberührt.

Die Auswirkungen, die diese neue Technologie auf Grund ihrer vielen hervorragenden Vorteile, der guten Fertigbarkeit der Sensoren in Dünnschichttechnologie und dem Potential für weitere Verbesserungen haben wird, sind derzeit noch nicht absehbar. Die GMR-Sensoren der Fa. NVE eröffnen schon heute den Zugang zu dieser zukunftweisenden Schlüsseltechnologie.

 

Weitere Informationen:

Die Entdeckung des GMR-Effektes

TMR - Magnetischer Tunnelwiderstand

Wikipedia, http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetischer_Tunnelwiderstand

Ein Magnetischer Tunnelwiderstand (engl. Tunneling Magneto Resistance Abk: TMR) ist ein elektronisches Bauelement auf Basis der Magnetoelektronik, der auf einem magnetoresistiven Effekt beruht. Ein TMR besteht aus zwei Schichten ferromagnetischen Materials, die durch eine dünne Schicht nichtmagnetischen Isolators getrennt sind, durch die die Elektronen hindurchtunneln, d. h. quantenmechanisch unscharf durchqueren, können.

Mit Hilfe eines äußeren Magnetfeldes kann die Richtung des Spins der magnetischen Lagen unabhängig voneinander gesteuert werden. Wenn die magnetischen Schichten gleich ausgerichtet sind, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron durch die Isolatorschicht zwischen ihnen tunnelt, größer (und damit der elektrische Widerstand kleiner) als bei nicht paralleler Ausrichtung. Die Zelle kann so zwischen zwei unterschiedlichen Widerstandszuständen – binär also 0 und 1 – hin und her geschaltet werden.

Auf der Basis des TMR-Effekts werden Leseköpfe in Festplatten-Laufwerken und ein neuartiger nichtflüchtiger Datenspeicher, der so genannte MRAM, entwickelt. Entdeckt wurde der Effekt schon 1975 bei Temperaturen von 4,2 K von Juilliere in Frankreich (Universität Rennes), erregte aber wenig Aufmerksamkeit, da die relative Widerstandsänderung bei Raumtemperatur unter 1 % war. 1991 fand Terunobu Miyazaki, der sich seit Mitte der 1980er Jahre mit magnetoresistiven Effekten befasste, in Japan einen Effekt von 2,7% bei Raumtemperatur und wenig später 1994 einen "Riesen-TMR-Effekt" von 18% bei Raumtemperatur (Eisenschichten getrennt durch Aluminiumoxid-Isolator). Heute (2007) werden Effekte bis 50% erreicht bei Raumtemperatur, bei 4,2 K sogar 77 %. NVE ist der erste Hersteller weltweit, der mit dem AAT001-10E einen TMR-Sensor für industrielle Anwendungen in Serie produziert.

Magnetics Overview

Basic magnetics and a demonstration of magnetic field strength vs. distance (03:23)

GMR Technologie

An overview of Giant Magnetoresistance (GMR) technology (02:00)

TMR Technologie

An overview of spintronic tunneling principles and technology (02:18)

Serie AA und AB (analoge Sensoren)

  • AA-Serie (analoge Sensoren)
  • AAV003-10E - Präziser kontaktloser Stromsensor für ± 80mA
  • AAV004-02E - Kontaktloser Stromsensor für ± 5 A mit integriertem On-Chip-Verstärker

Serie AD (Sensoren mit digitalem Ausgang)

Sensoren Drehzahl und Encoder Anwendungen