Que é un magnetorresistor

Definición: Cando a resistencia de certos metais e materiais semiconductores cambia na presenza dun campo magnético, este fenómeno chámase efecto magnetorresistivo. Os compoñentes que exhiben este efecto chámanse magnetorresistores. En termos simples, un magnetorresistor é un tipo de resistor cuxo valor de resistencia fluctúa coa intensidade e dirección dun campo magnético externo.

Os magnetorresistores xogan un papel crucial na detección da presenza dun campo magnético, na medida da súa intensidade e na determinación da dirección da forza magnética. Xeralmente están fabricados con materiais semiconductores como o antimonio de índio ou o arseniuro de índio, que posúen propiedades eléctricas únicas que os fan altamente sensibles aos campos magnéticos.

Principio de funcionamento do magnetorresistor

O funcionamento dun magnetorresistor basease no principio da electrodinámica. Segundo este principio, a forza que actúa sobre un conductor portador de corrente nun campo magnético pode cambiar a dirección da corrente. Cando non hai campo magnético, os portadores de carga no magnetorresistor movéronse por un camiño recto.

No entanto, na presenza dun campo magnético, a dirección da corrente cambia e flúe en sentido contrario. O camiño tortuoso da corrente aumenta a mobilidade dos portadores de carga, o que leva a colisións. Estas colisións resultan na perda de enerxía na forma de calor, e este calor causa un aumento na resistencia do magnetorresistor. Só unha magnitude moi pequena de corrente flúe no magnetorresistor debido á presenza dun número limitado de electróns libres.

A desviación dos electróns nun magnetorresistor depende da súa mobilidade. A mobilidade dos portadores de carga nos materiais semiconductores é maior comparada coa dos metais. Por exemplo, a mobilidade do arseniuro de índio ou do antimonio de índio é aproximadamente 2,4 m²/Vs.

Características do magnetorresistor

A sensibilidade dun magnetorresistor depende da intensidade do campo magnético. A curva característica dun magnetorresistor amóstrase na figura abaixo.

Na ausencia dun campo magnético, a magnetización do elemento magnetorresistor é cero. Á medida que o campo magnético comeza a aumentar lixereamente, a resistencia do material aproxímase ao valor correspondente ao punto b. A presenza do campo magnético fai que o elemento magnetorresistor rote 45º.

Con un aumento adicional na intensidade do campo magnético, a curva alcanza un punto de saturación, denotado polo punto C. O elemento magnetorresistivo xeralmente funciona ó estado inicial (punto O) ou próximo ao punto b. Cando se opera no punto b, exhibe unha característica linear.

Tipo de magnetorresistores

Os magnetorresistores poden categorizarse en tres tipos principais:

Magnetorresistencia xigante (GMR)

No efecto de Magnetorresistencia Xigante, a resistencia do magnetorresistor diminúe significativamente cando as súas capas ferromagnéticas están alineadas paralelamente entre si. Ao contrario, cando estas capas están en alineación antiparalela, a resistencia aumenta dramaticamente. A configuración estrutural dun dispositivo GMR ilustrase na figura abaixo.

Magnetorresistencia extraordinaria (EMR)

No caso da Magnetorresistencia Extraordinaria, a resistencia do metal mostra un comportamento distinto. Na ausencia dun campo magnético, a resistencia é relativamente alta. No entanto, cando se aplica un campo magnético, a resistencia diminúe significativamente, demostrando un cambio notable nas propiedades eléctricas en resposta á influencia magnética.

Magnetorresistor de túnel (TMR)

Nun Magnetorresistor de Túnel, a conducción da corrente ocorre dun xeito único. A corrente atravésa dende un electrodo ferromagnético, pasando por unha capa aislante. A cantidade de corrente que atraviesa esta barreira aislante depende altamente da orientación relativa da magnetización nos electrodos ferromagnéticos. Diferentes direcións de magnetización poden levar a variacións significativas na magnitude da corrente de túnel, facendo desta propiedade crucial para varias aplicacións que dependen do control e detección precisos dos estados magnéticos.

Fluirá unha corrente relativamente grande cando as direcións de magnetización dos electrodos son paralelas entre si. Ao contrario, unha disposición antiparalela das direcións de magnetización aumenta significativamente a resistencia entre as capas.