磁敏傳感器國(guó)內(nèi)外概況及其應(yīng)用

磁敏傳感器是傳感器產(chǎn)品的一個(gè)重要組成部分，隨著我國(guó)磁敏傳感器技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)品種類和質(zhì)量將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展和提高，進(jìn)軍汽車、民用儀表等這些量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域即將實(shí)現(xiàn)。國(guó)產(chǎn)的電流傳感器、高斯計(jì)等產(chǎn)品日前已經(jīng)開始走入市場(chǎng)，與國(guó)外產(chǎn)品的差距正在快速縮小。”在2006中國(guó)東北第九屆工業(yè)博覽會(huì)同期舉辦的自動(dòng)化學(xué)會(huì)研討會(huì)上，來(lái)自沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院的孫仁濤教授，為前來(lái)參展的觀眾做了有關(guān)磁敏傳感器國(guó)內(nèi)外概況及其應(yīng)用的介紹，可謂一場(chǎng)磁敏傳感器技術(shù)的學(xué)術(shù)交流大會(huì)。　　
　　
　　沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院孫仁濤教授　

　　會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)

　　 一、磁敏傳感器的發(fā)展特點(diǎn)

　　 1．集成電路技術(shù)的應(yīng)用。將硅集成電路技術(shù)應(yīng)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(qiáng)磁體合金薄膜得到廣泛應(yīng)用。各種磁阻器件出現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用。與基礎(chǔ)器件配套應(yīng)用，大大改善了磁傳感器性能。
　　
　　 6．Ⅲ—V族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)和應(yīng)用。通過(guò)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(guó)外磁敏傳感器的現(xiàn)狀

　　 1．國(guó)外磁傳感器的常見(jiàn)種類
　　 就市場(chǎng)占有情況來(lái)看，國(guó)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(guó)Honeywell公司；美國(guó)Allogro公司。
　　 ·磁阻器件：日本SONY公司；荷蘭PHILIPS公司。
　　
　　 3．國(guó)外磁傳感器的應(yīng)用情況
　　 磁敏傳感器應(yīng)用的zui大特點(diǎn)是無(wú)接觸測(cè)量。
　　 ·霍爾元件：
　　 磁場(chǎng)測(cè)量，做高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）的檢測(cè)探頭。
　　 電流檢測(cè)，做電流傳感器/變送器的一次元件。
　　 直流無(wú)刷電機(jī)，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置并提供激勵(lì)信號(hào)。
　　 集成開關(guān)型霍爾器件的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量。
　　 ·強(qiáng)磁體薄膜磁阻器件：
　　 位移傳感器，主要有磁尺的線性長(zhǎng)距離位移測(cè)量。
　　 角位移傳感器，主要用語(yǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量，廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)。
　　 脈沖發(fā)訊傳感器，主要用于流量檢測(cè)和轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量，如電子水表和流量計(jì)的發(fā)訊傳感器。
　　 ·半導(dǎo)體磁阻器件：
　　 主要是InSb磁阻器件
　　 微弱磁場(chǎng)檢測(cè)，主要用于偽鈔識(shí)別
　　 脈沖測(cè)量，主要用于轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量
　　
　　 三、國(guó)內(nèi)磁敏傳感器的現(xiàn)狀

　　 1．國(guó)內(nèi)磁傳感器的常見(jiàn)種類及其特點(diǎn)
　　 目前國(guó)內(nèi)磁敏傳感器經(jīng)過(guò)三十余年的發(fā)展，就基礎(chǔ)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(guó)外同類產(chǎn)品的水平相當(dāng)。市場(chǎng)上應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)磁敏傳感器件的種類也與國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng)，依然是霍爾元件、磁阻元件。
　　
　　 2．國(guó)內(nèi)磁傳感器件代表廠商
　　 ·霍爾元件：中科院半導(dǎo)體所，沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院，南京中旭微電子公司。
　　 ·磁阻器件：沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院（匯博思賓尼斯公司）
　　
　　 3．國(guó)內(nèi)磁傳感器的應(yīng)用情況
　　 ·電流傳感器：國(guó)內(nèi)包括沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院（思賓尼斯公司）、西南自動(dòng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)白熱化。該領(lǐng)域是國(guó)內(nèi)磁敏傳感器應(yīng)用zui早、zui普及、zui成熟的領(lǐng)域。
　　 ·直流無(wú)刷電機(jī)領(lǐng)域：InSb霍爾元件為主，主要用于直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，并提供定子線圈電流換向的激勵(lì)信號(hào)。目前年需求量在幾億只。價(jià)格確僅有0.3元人民幣左右。該領(lǐng)域是磁敏傳感器用量zui大的領(lǐng)域，但是在國(guó)內(nèi)目前未形成工業(yè)化生產(chǎn)。
　　 ·流量計(jì)量領(lǐng)域：用于電子水表、電子煤氣表、流量計(jì)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(yáng)儀表科學(xué)院匯博思賓尼斯傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)，市場(chǎng)空間可觀。該領(lǐng)域是磁敏傳感器國(guó)內(nèi)發(fā)展?jié)摿Φ男屡d應(yīng)用領(lǐng)域，目前處于市場(chǎng)成長(zhǎng)期。
　　 ·測(cè)量?jī)x表：高斯計(jì)，用于磁場(chǎng)檢測(cè)，在磁性材料生產(chǎn)及應(yīng)用方面用量較多，國(guó)內(nèi)有沈陽(yáng)儀表院思賓尼斯公司、北京師范學(xué)院等幾家公司生產(chǎn)，其中思賓尼斯公司的高斯計(jì)已經(jīng)批量出口美國(guó)。
　　 另外，國(guó)內(nèi)的磁敏傳感器在轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量、偽鈔識(shí)別等領(lǐng)域，也均有應(yīng)用，但沒(méi)有形成規(guī)模。孫仁濤教授提到，目前國(guó)內(nèi)磁敏傳感器沒(méi)有進(jìn)入汽車生產(chǎn)領(lǐng)域，可謂一大遺憾。
　　
　　 四、國(guó)內(nèi)磁敏傳感器與國(guó)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(shí)際應(yīng)用且具規(guī)模的領(lǐng)域少，特別是汽車領(lǐng)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(yǔ):

　　 “我們不可否認(rèn)國(guó)產(chǎn)磁敏傳感器在其產(chǎn)品種類、產(chǎn)品質(zhì)量及其應(yīng)用領(lǐng)域中與國(guó)外磁敏傳感器的差距，但是，我們也看到了國(guó)產(chǎn)磁敏傳感器打入市場(chǎng)的勢(shì)頭與決心。”孫教授說(shuō)，“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(yīng)被測(cè)量的部分。
　　 ·轉(zhuǎn)換器件（元件）：是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適用于傳輸或測(cè)量電信號(hào)部分。
　　 通常，人們習(xí)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(guó)外，分的不是很明確。
　　 ·磁敏傳感器：能接受磁信號(hào)，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。磁敏傳感器是伴隨測(cè)磁儀器的進(jìn)步而逐漸發(fā)展起來(lái)的，在眾多的測(cè)磁方法中，大都是將磁場(chǎng)信息變成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。