Kio estas Magnetoresistor?
Difino: Kiam la rezisteco de certaj metaloj kaj duonkonduktantaj materialoj ŝanĝiĝas en la prezenco de magnetkampo, ĉi tiu fenomeno estas nomata kiel magnetrezistanca efekto. La komponantoj kiuj montras ĉi tiun efekton estas nomitaj magnetrezistoroj. Simpla difino diras, ke magnetrezistoro estas speco de rezistoro, kies rezistecvaloro fluktuas kun la forto kaj direkto de ekstera magnetkampo.
Magnetrezistoroj ludas gravan rolon en detektado de la prezenco de magnetkampo, mezurado de sia forto, kaj determinado de la direkto de la magneta forto. Ili estas kutime fabrikataj el duonkonduktantaj materialoj, kiel indio-antimonido aŭ indio-arsenido, kiuj posedas unikajn elektrajn propraĵojn, kiuj igas ilin tre sensentaj al magnetaj kampoj.
Funkciado de Magnetrezistoro
La operacio de magnetrezistoro bazas sur la principo de elektrodinamiko. Laŭ ĉi tiu principo, la forto aganta sur kondukilo portanta kuranton en magnetkampo povas ŝanĝi la direkton de la kuranto. Kiam ne ekzistas magnetkampo, la ŝarĝokarieroj en la magnetrezistoro moviĝas laŭ rekta vojo.
Tamen, en la prezenco de magnetkampo, la direkto de la kuranto ŝanĝiĝas kaj fluas en la kontraŭa direkto. La cirkulvojo de la kuranto pligrandigas la mobilecon de la ŝarĝokarieroj, kiu kondukas al kolizioj. Ĉi tiuj kolizioj rezultigas perdon de energio formo de varmo, kaj ĉi tiu varmo kaŭzas pligrandigon de la rezisteco de la magnetrezistoro. Nur tre malgranda grandeco de kuranto fluas en la magnetrezistoro pro la prezenco de limigita nombro da liberelektronoj.
La defleksiado de elektronoj en magnetrezistoro dependas de ilia mobileco. La mobileco de ŝarĝokariero en duonkonduktantaj materialoj estas pli alta kompare al tiu en metaloj. Ekzemple, la mobileco de indio-arsenido aŭ indio-antimonido estas proksimume 2,4 m²/Vs.
Karakterizaĵoj de Magnetrezistoro
La sentemo de magnetrezistoro dependas de la forto de la magnetkampo. La karakteriza kurbo de magnetrezistoro estas montrita sube.
En la absenco de magnetkampo, la magnetizado de la magnetrezistora elemento estas nul. Kiam la magnetkampo komencas iomete pligrandiĝi, la rezisteco de la materialo proksimiĝas al la valoro korespondanta al punkto b. La prezenco de la magnetkampo kaŭzas, ke la magnetrezistora elemento turniĝas je angulo de 45º.
Kun plua pligrandiĝo de la forto de la magnetkampo, la kurbo atingas saturpunkton, markitan per punkto C. La magnetrezistana elemento kutime funkcias aŭ en la komenca stato (punkto O) aŭ proksime de punkto b. Funkciante en punkto b, ĝi montras linearan karakterizadon.
Tipoj de Magnetrezistoroj
Magnetrezistoroj povas esti kategorizitaj en tri ĉefajn tipojn:
Giganta Magnetrezisto (GMR)
En la Giganta Magnetrezistanca efekto, la rezisteco de la magnetrezistoro signife malpliiĝas kiam ĝiaj ferromagnetaj stratoj estas paralelaj unu al la alia. Konverse, kiam ĉi tiuj stratoj estas en antiparalela aranĝo, la rezisteco dramate pliiĝas. La struktura konfiguro de GMR-dispozicio estas montrita sube.
Ekscepta Magnetrezisto (EMR)
En la okazo de Ekscepta Magnetrezisto, la rezisteco de la metalo montras apartan konduton. En la absenco de magnetkampo, la rezisteco estas relative alta. Tamen, kiam aplikatas magnetkampo, la rezisteco signife malpliiĝas, demonstrante notindan ŝanĝon en la elektraj propraĵoj reagante al la magneta influo.
Tunela Magnetrezistoro (TMR)
En Tunela Magnetrezistoro, la konduktado de kuranto okazas en unika maniero. La kuranto transiras de unu ferromagnetan elektrodon, pasante tra izolanta strato. La kvanto de kuranto, kiu tunelas tra ĉi tiu izolanta bariero, forte dependas de la relativa oriento de la magnetizado en la ferromagnetaj elektrodoj. Diferentaj direktoj de magnetizado povas konduki al signifaj variasoj en la grandeco de la tunelada kuranto, igante ĉi tiun propraĵon esence por diversaj aplikaĵoj, kiuj dependas de preciza regado kaj detektado de magnetaj stato.
Relativan grandegan kuranton faros, kiam la direktoj de la magnetizado de la elektrodoj estas paralelaj unu al la alia. Konverse, antiparalela aranĝo de la direktoj de la magnetizado signife pliiĝas la rezistecinter la stratoj.
