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的發(fā)展，其產(chǎn)品種類和質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)開始走入國際市場，與國外產(chǎn)品的差距正在快速縮小。”在2006中國東北第九屆國際工業(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的學術交流大會。　　

　　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．集成電路技術的應用。將硅集成電路技術應用于磁敏傳感器，制成集成磁敏傳感器。
　　 2．InSb薄膜技術的開發(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族半導體異質結構材料的開發(fā)和應用。通過外延技術，形成異質結構，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
　　 磁敏傳感器應用的最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，用于檢測轉子位置并提供激勵信號。
　　 集成開關型霍爾器件的轉速/轉數(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速/轉數(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，主要用于轉速/轉數(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)磁敏傳感器應用最早、最普及、最成熟的領域。
　　 ·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最大的領域，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)最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d應用領域，目前處于市場成長期。
　　 ·專用測量儀表：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)的磁敏傳感器在轉速/轉數(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．科研成果轉化慢，生產(chǎn)條件配套性差，缺少資金入。
　　 
　　 結束語:

　　 “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)磁敏傳感器打入國際市場的勢頭與決心。”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。