מהו מגנטורזיסטור?

הגדרה: כאשר התנגדות של מתכות מסוימות וחומרים מוליכים למחצה משתנה présence d'un champ magnétique, זה מכונה תופעת המגנטיות. המרכיבים המפגינים את התופעה הזו נקראים מגנטורזיסטורים. במילים פשוטות, מגנטורזיסטור הוא סוג של נגד שערך ההתנגדות שלו משתנה בהתאם לחוזק והכיוון של השדה המגנטי החיצוני.

מגנטורזיסטורים משחקים תפקיד חשוב בזיהוי presença de um campo magnético, מדידת חוזקו וקביעת כיוון הכוח המגנטי. הם מיוצרים בדרך כלל מחומרים מוליכים למחצה כמו אינדיום אנטימוניד או אינדיום ארסניד, המחזיקים בתכונות חשמליות ייחודיות שמאפשרות להם להיות רגישים מאוד לשדות מגנטיים.

עקרון פעולה של מגנטורזיסטור

הפעולה של מגנטורזיסטור מבוססת על עקרון האלקטרודינמיקה. לפי העיקרון הזה, הכוח המופעל על מוליך חשמל הנושא זרם בשדה מגנטי יכול לשנות את כיוון הזרם. כאשר אין שדה מגנטי, נושאי המטען במגנטורזיסטור נעים לאורך מסלול ישר.

עם זאת, presence d'un champ magnétique, כיוון הזרם משתנה ונע בכיוון מנוגד. המסלול הסבוך של הזרם מגדיל את המוביליות של נושאי המטען, מה שמביא להתנגשויות. ההתנגשויות האלו גורמות לאיבוד אנרגיה בצורה של חום, וזה גורם לעלייה בהתנגדות של המגנטורזיסטור. רק כמות קטנה מאוד של זרם זורמת במגנטורזיסטור בשל מספר מוגבל של אלקטרונים חופשיים.

הסטיית האלקטרונים במגנטורזיסטור תלויה במוביליות שלהם. המוביליות של נושאי המטען בחומרים מוליכים למחצה גבוהה יותר בהשוואה למתכות. למשל, המוביליות של אינדיום ארסניד או אינדיום אנטימוניד היא בערך 2.4 m²/Vs.

תכונות של מגנטורזיסטור

הרגישות של מגנטורזיסטור תלויה בחוזק השדה המגנטי. עקומת התכונות של מגנטורזיסטור מוצגת בתרשים להלן.

בabsence d'un champ magnétique, המגנטיות של אלמנט המגנטורזיסטור היא אפס. כאשר השדה המגנטי מתחיל לעלות קמעה, ההתנגדות של החומר מתקרבת לערך המתאים לנקודה b. presence d'un champ magnétique גורמת לסיבוב של אלמנט המגנטורזיסטור בזווית של 45º.

עם עלייה נוספת בחוזק השדה המגנטי, העקומה מגיעה לנקודת satuasi, המסומנת על ידי הנקודה C. אלמנט המגנטורזיסטור פועל בדרך כלל במצב התחלתי (נקודה O) או קרוב לנקודה b. כשפועל בנקודה b, הוא מפגין תכונה ליניארית.

etypes of magnetoresistors

מגנטורזיסטורים יכולים להיות מוקטגוריים לשלושה סוגים עיקריים:

Giant Magnetoresistance (GMR)

בג'יאנט מגנטורזיסטנס, ההתנגדות של המגנטורזיסטור מצטמצמת משמעותית כאשר שכבות הפראומגנטיות שלו מכוונות מקביל זו לזו. לעומת זאת, כאשר השכבות מכוונות במקביל נגדי, ההתנגדות עולה באופן דרמטי. הקונפיגורציה המבנית של התקן GMR מוצגת בתרשים להלן.

Extraordinary Magnetoresistance (EMR)

במקרה של Extraordinary Magnetoresistance, ההתנגדות של המתכת מפגינה התנהגות ייחודית. absence d'un champ magnétique, ההתנגדות גבוהה יחסית. עם זאת, כאשר מפעילים שדה מגנטי, ההתנגדות יורדת באופן משמעותי, ומראה שינוי מובהק בתכונות החשמליות בתגובה להשפעה המגנטית.

Tunnel Magnetoresistor (TMR)

בטונל מגנטורזיסטור, ההעברת זרם מתבצעת באופן ייחודי. הזרם עובר מאלקטרודה פראומגנטית אחת, עובר דרך שכבה מבודדת. הכמות של הזרם העוברת דרך מחסום ההבדלה המבודד תלויה באופן יחסי בכיוון המגנטיות של האלקטרודות הפראומגנטיות. כיוונים שונים של המגנטיות יכולים לגרום להבדלים משמעותיים בגודל הזרם העובר, מה שהופך את התכונה הזו קריטית ליישומים שונים שמתבססים על שליטה מדוייקת והבחנה ממוקדת מצבים מגנטיים.

זרם גדול יחסית יעבור כאשר כיווני המגנטיות של האלקטרודות מקבילים זה לזה. לעומת זאת, סידור אנטי-מקביל של כיווני המגנטיות מגביר משמעותית את ההתנגדות בין השכבות.