磁敏傳感器國內(nèi)外概況及其應用

磁敏傳感器是傳感器產(chǎn)品的一個重要組成部分，隨著我國磁敏傳感器技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)品種類和質(zhì)量將會得到進一步發(fā)展和提高，進軍汽車、民用儀表等這些量大面廣的應用領域即將實現(xiàn)。國產(chǎn)的電流傳感器、高斯計等產(chǎn)品日前已經(jīng)開始走入市場，與國外產(chǎn)品的差距正在快速縮小。”在2006中國東北第九屆工業(yè)博覽會同期舉辦的自動化學會研討會上，來自沈陽儀表科學研究院的孫仁濤教授，為前來參展的觀眾做了有關(guān)磁敏傳感器國內(nèi)外概況及其應用的介紹，可謂一場磁敏傳感器技術(shù)的學術(shù)交流大會。　　
　　
　　沈陽儀表科學研究院孫仁濤教授　

　　會議現(xiàn)場

　　 一、磁敏傳感器的發(fā)展特點

　　 1．集成電路技術(shù)的應用。將硅集成電路技術(shù)應用于磁敏傳感器，制成集成磁敏傳感器。

　　
　　2．InSb薄膜技術(shù)的開發(fā)成功，使得霍爾器件產(chǎn)能劇增，成本大幅度下降。
　　
　　 3．強磁體合金薄膜得到廣泛應用。各種磁阻器件出現(xiàn)，應用領域廣泛。
　　 
　　4．巨磁電阻多層薄膜的研究與開發(fā)。新器件的高靈敏度、高穩(wěn)定性，引起研制高密度記錄磁盤讀出頭的科技人員的極大關(guān)注。
　　
 　　5．非晶合金材料的應用。與基礎器件配套應用，大大改善了磁傳感器性能。
　　
　　 6．Ⅲ—V族半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)和應用。通過外延技術(shù)，形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高磁敏器件的性能。


二、國外磁敏傳感器的現(xiàn)狀

　　 1．國外磁傳感器的常見種類
　　 就市場占有情況來看，國外磁敏傳感器主要品種依然是霍爾元件、磁阻元件。近期的巨磁阻元件也有良好的發(fā)展空間。
　　
　　 2．外磁傳感器的代表廠商：
　　 ·霍爾元件：日本旭化成；日本東芝；美國Honeywell公司；美國Allogro公司。
　　 ·磁阻器件：日本SONY公司；荷蘭PHILIPS公司。
　　
　　 3．國外磁傳感器的應用情況
　　 磁敏傳感器應用的zui大特點是無接觸測量。
　　 ·霍爾元件：
　　 磁場測量，做高斯計（特斯拉計）的檢測探頭。
　　 電流檢測，做電流傳感器/變送器的一次元件。
　　 直流無刷電機，用于檢測轉(zhuǎn)子位置并提供激勵信號。
　　 集成開關(guān)型霍爾器件的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量。
　　 ·強磁體薄膜磁阻器件：
　　 位移傳感器，主要有磁尺的線性長距離位移測量。
　　 角位移傳感器，主要用語轉(zhuǎn)動角度測量，廣泛應用于汽車制造業(yè)。
　　 脈沖發(fā)訊傳感器，主要用于流量檢測和轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量，如電子水表和流量計的發(fā)訊傳感器。
　　 ·半導體磁阻器件：
　　 主要是InSb磁阻器件
　　 微弱磁場檢測，主要用于偽鈔識別
　　 脈沖測量，主要用于轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量
　　
　　 三、國內(nèi)磁敏傳感器的現(xiàn)狀

　　 1．國內(nèi)磁傳感器的常見種類及其特點
　　 目前國內(nèi)磁敏傳感器經(jīng)過三十余年的發(fā)展，就基礎器件的研究與開發(fā)情況，除巨磁阻期間存有差距以外，常用其他磁敏傳感器如霍爾元件，磁阻元件等已經(jīng)與國外同類產(chǎn)品的水平相當。市場上應用的國產(chǎn)磁敏傳感器件的種類也與國外產(chǎn)品相當，依然是霍爾元件、磁阻元件。
　　
　　 2．國內(nèi)磁傳感器件代表廠商
　　 ·霍爾元件：中科院半導體所，沈陽儀表科學研究院，南京中旭微電子公司。
　　 ·磁阻器件：沈陽儀表科學研究院（匯博思賓尼斯公司）
　　
　　 3．國內(nèi)磁傳感器的應用情況
　　 ·電流傳感器：國內(nèi)包括沈陽儀表科學研究院（思賓尼斯公司）、西南自動化所等二、三十家大小不同的企業(yè)在生產(chǎn)和銷售電流傳感器/變送器，其市場競爭已經(jīng)白熱化。該領域是國內(nèi)磁敏傳感器應用zui早、zui普及、zui成熟的領域。
　　 ·直流無刷電機領域：InSb霍爾元件為主，主要用于直流無刷電機轉(zhuǎn)子位置檢測，并提供定子線圈電流換向的激勵信號。目前年需求量在幾億只。價格確僅有0.3元人民幣左右。該領域是磁敏傳感器用量zui大的領域，但是在國內(nèi)目前未形成工業(yè)化生產(chǎn)。
　　 ·流量計量領域：用于電子水表、電子煤氣表、流量計等流量發(fā)訊傳感器的低功耗薄膜磁體磁阻器件。日前，該產(chǎn)品由沈陽儀表科學院匯博思賓尼斯傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)，市場空間可觀。該領域是磁敏傳感器國內(nèi)發(fā)展?jié)摿Φ男屡d應用領域，目前處于市場成長期。
　　 ·測量儀表：高斯計，用于磁場檢測，在磁性材料生產(chǎn)及應用方面用量較多，國內(nèi)有沈陽儀表院思賓尼斯公司、北京師范學院等幾家公司生產(chǎn)，其中思賓尼斯公司的高斯計已經(jīng)批量出口美國。
　　 另外，國內(nèi)的磁敏傳感器在轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量、偽鈔識別等領域，也均有應用，但沒有形成規(guī)模。孫仁濤教授提到，目前國內(nèi)磁敏傳感器沒有進入汽車生產(chǎn)領域，可謂一大遺憾。
　　
　　 四、國內(nèi)磁敏傳感器與國外磁敏傳感器的差距

　　 1．生產(chǎn)規(guī)模小，成本高。
　　 2．部分元件的穩(wěn)定性、可靠性差。
　　 3．實際應用且具規(guī)模的領域少，特別是汽車領域，尚處空白。
　　 4．科研成果轉(zhuǎn)化慢，生產(chǎn)條件配套性差，缺少資金入。
　　
　　 結(jié)束語:

　　 “我們不可否認國產(chǎn)磁敏傳感器在其產(chǎn)品種類、產(chǎn)品質(zhì)量及其應用領域中與國外磁敏傳感器的差距，但是，我們也看到了國產(chǎn)磁敏傳感器打入市場的勢頭與決心。”孫教授說，“我們有理由相信我們自己的產(chǎn)品，有理由相信我們自己的那些為磁敏傳感器的發(fā)展而不懈努力的科技工作者！”
　　
　　 相關(guān)概念
　　 ·敏感元件：是指在傳感器中能直接感受或響應被測量的部分。
　　 ·轉(zhuǎn)換器件（元件）：是指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量轉(zhuǎn)換成適用于傳輸或測量電信號部分。
　　 通常，人們習慣將敏感元件叫“傳感器”（sensor）；將配有轉(zhuǎn)換器件的傳感器叫做變送器（transducer）。在國外，分的不是很明確。
　　 ·磁敏傳感器：能接受磁信號，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。磁敏傳感器是伴隨測磁儀器的進步而逐漸發(fā)展起來的，在眾多的測磁方法中，大都是將磁場信息變成電信號進行測量。