TMR とは?

かつてなく進化している技術進歩の環境において、さまざまな業界に大きな変革をもたらす可能性を秘めている、傑出した 1 つのアイデアがあります。それは、トンネル磁気抵抗 (TMR) 技術です。名称は複雑に聞こえますが、TMR の背後にある原則は簡潔明快であり、効率の向上から信頼性の向上に至るまで、幅広いアプリケーションにわたって数多くの利点を提供します。

TMR 技術について

基本レベルとして、2 つの磁石の間に薄い壁があることを想像してください。これは特殊な磁石で、磁北極と磁南極を指す方向を変えられるのです。壁は非常に薄く、電子のような小さな粒子は通り抜けることができます。ただし、簡単ではありません。では、どの電子が壁を "抵抗" として簡単に通り抜けることができるか考えてみましょう。磁石が同じ方向 (北-北、南-南) を指している場合、電子は簡単に通り抜けることができ、抵抗は低くなります。しかし、磁石が反対の方向 (北-南) を指している場合、電子が通り抜けるのは簡単ではなく、抵抗は高くなります。TMR センサーの仕組みも同様です。磁石の代わりに、磁石のような動きをする特殊な物質を使います。磁石による、または電流が流れるワイヤなどの磁場が近くにあると、"磁石のような" 物質の配列に変化が生じます。次に、センサーの抵抗が変化します。この抵抗を測定することで、TMR センサーは磁場の強度、磁場がどこから来るか、さらにどの方向を指しているかを示すことができます。より高いレベルでは、TMR 技術は磁場を検出する電子スピンの操作に依存しています。この技術は、磁気トンネル接合の電気抵抗が磁気層の相対的な向きの関数として変化するトンネル磁気抵抗の現象を活用しています。TMR センサーは通常、非磁性スペーサー層によって分けられる 2 枚の強磁性層で構成されています。磁場が印加されると、層の磁気モーメントの相対的な配列が電子トンネルの確率に影響を与え、抵抗の測定可能な変化につながります。この抵抗の変化により、磁場の強度、位置、方向といったさまざまなパラメータを検知するための基礎が形作られます。

TMR 技術の利点

TMR 技術の普及は、次のような多数の利点で従来のセンサー技術に勝っているためだと考えられます。

• 高い感度と分解能: TMR センサーは、他の磁気センシング技術と比較して高い感度と分解能を示すため、エラーを最小限に抑えながら磁場の正確な検出と測定を実現できます。この特性を備えているため、静的および動的な条件で正確なセンシングが求められる用途に最適です。
• 低消費電力: TMR 技術は低消費電力を誇っており、エネルギー効率に優れ、バッテリー駆動型のデバイスに最適です。この特性はデバイスのバッテリー寿命を延ばすだけでなく、運用コストの削減にもつながるため、TMR センサーはさまざまなアプリケーション向けのコスト効率の良いソリューションとなっています。
• 幅広い動作温度範囲: TMR センサーは、極低温から 150°C を超える高温まで、幅広い動作温度範囲で動作できます。この多用途性により、従来のセンサーでは安定して機能できなかった極端な温度変化がある環境でのデプロイが可能になりました。
• 外部の干渉に対する耐性: Allegro の TMR センサーは、電磁雑音や機械的振動などに起因する外部の干渉に対して耐性を発揮するように設計されています。この耐性により、電気的または磁気的な雑音がある環境でも正確で安定した測定を行うことができるため、システムの全体的な信頼性とパフォーマンスが向上します。

あらゆる業界における用途

TMR 技術は汎用性が高いため、さまざまな業界で応用でき、この技術独自の性能の利点を享受できます。ここで、TMR 技術が大きな前進を遂げているいくつかの分野を紹介します。

• 車載アプリケーション、TMR センサーは、電気自動車 (EV) の角度検出および電流センシングなどのアプリケーションで不可欠な役割を果たしています。厳しい環境においても正確で高い分解能と、信頼できる測定を実現することで、TMR センサーは自動車の性能、安全性、効率性の向上に貢献しています。 
• 産業オートメーション、TMR 技術は、ポジション検出、近接検出、電流のモニタリングといった用途に用いられています。TMR センサーの堅牢性は、運用効率を維持するために精密さと信頼性が不可欠な、要求の厳しい産業環境に最適です。 
• 家庭用電子機器、TMR センサーは、スマートフォンやタブレットからウェアラブル デバイスやゲームのコンソールといったデバイスで採用されています。これらのセンサーでは、ジョイスティックのような機能を実現し、ポジション検出をトリガーできます。さらに、正確な光学式手振れ補正を実現しながらバッテリー寿命を向上させているため、ユーザーエクスペリエンスを向上させると同時にシームレスな機能性を確保できます。

結論

要約すると、TMR 技術は磁気センシングの分野において非常に大きな前進を示しており、さまざまな業界で比類のない正確さ、信頼性、汎用性を実現しています。自動車や産業オートメーションから家庭用電子機器およびヘルスケアに至るまで、これまでになく幅広い用途で採用されており、その用途は拡大し続けています。それが現場の効率性の改善、コンシューマー デバイスのユーザーエクスペリエンスの向上、革新的な医療の進歩の実現のいずれであっても、TMR 技術は将来の技術を根底から変革する方法で形作る用意ができています。