मैग्नेटोरेजिस्टर क्या है?

परिभाषा: जब कुछ धातुओं और अर्धचालक सामग्रियों का प्रतिरोध चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में बदलता है, इस घटना को चुंबकीय प्रतिरोध प्रभाव कहा जाता है। इस प्रभाव को प्रदर्शित करने वाले घटकों को चुंबकीय प्रतिरोधक कहा जाता है। सरल शब्दों में, एक चुंबकीय प्रतिरोधक ऐसा प्रतिरोधक है जिसका प्रतिरोध मान बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और दिशा के साथ बदलता है।

चुंबकीय प्रतिरोधक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति का पता लगाने, इसकी ताकत को मापने और चुंबकीय बल की दिशा का निर्धारण करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आमतौर पर ये इंडियम एंटिमोनाइड या इंडियम आर्सेनाइड जैसे अर्धचालक सामग्रियों से बनाए जाते हैं, जो चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होने के लिए विशिष्ट विद्युत गुणों से युक्त होते हैं।

चुंबकीय प्रतिरोधक का कार्य-तंत्र

एक चुंबकीय प्रतिरोधक का कार्य इलेक्ट्रोडायनेमिक्स के सिद्धांत पर आधारित है। इस सिद्धांत के अनुसार, चुंबकीय क्षेत्र में धारा वाहक चालक पर कार्यरत बल धारा की दिशा को बदल सकता है। जब कोई चुंबकीय क्षेत्र नहीं होता, तो चुंबकीय प्रतिरोधक में आवेश वाहक सीधे पथ पर चलते हैं।

हालांकि, चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, धारा की दिशा बदल जाती है और विपरीत दिशा में बहती है। धारा का चक्रीय पथ आवेश वाहकों की गतिशीलता को बढ़ाता है, जिससे टकराव होता है। ये टकराव ऊष्मा के रूप में ऊर्जा का नुकसान करते हैं, और यह ऊष्मा चुंबकीय प्रतिरोधक के प्रतिरोध में वृद्धि का कारण बनती है। चुंबकीय प्रतिरोधक में केवल बहुत कम मात्रा में धारा बहती है, क्योंकि इसमें सीमित संख्या में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं।

चुंबकीय प्रतिरोधक में इलेक्ट्रॉनों का विक्षेपण उनकी गतिशीलता पर निर्भर करता है। अर्धचालक सामग्रियों में आवेश वाहकों की गतिशीलता धातुओं की तुलना में अधिक होती है। उदाहरण के लिए, इंडियम आर्सेनाइड या इंडियम एंटिमोनाइड की गतिशीलता लगभग 2.4 m²/Vs होती है।

चुंबकीय प्रतिरोधक के विशेषताएँ

एक चुंबकीय प्रतिरोधक की संवेदनशीलता चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करती है। चुंबकीय प्रतिरोधक की विशेषताओं का वक्र नीचे दिखाया गया है।

चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, चुंबकीय प्रतिरोधक तत्व की चुंबकीकरण शून्य होता है। जैसे-जैसे चुंबकीय क्षेत्र थोड़ा बढ़ना शुरू होता है, सामग्री का प्रतिरोध बिंदु b के मूल्य के नजदीक पहुंचता है। चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति चुंबकीय प्रतिरोधक तत्व को 45º के कोण से घुमाती है।

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में आगे की वृद्धि के साथ, वक्र एक संतृप्ति बिंदु, जिसे बिंदु C से निरूपित किया गया है, तक पहुंचता है। चुंबकीय प्रतिरोधक तत्व आमतौर पर आरंभिक स्थिति (बिंदु O) या बिंदु b के पास कार्य करता है। बिंदु b पर कार्य करते समय, यह एक रैखिक विशेषता प्रदर्शित करता है।

चुंबकीय प्रतिरोधक के प्रकार

चुंबकीय प्रतिरोधक तीन मुख्य प्रकारों में विभाजित किए जा सकते हैं:

गियांट चुंबकीय प्रतिरोध (GMR)

गियांट चुंबकीय प्रतिरोध प्रभाव में, चुंबकीय प्रतिरोधक का प्रतिरोध बहुत ही कम हो जाता है जब इसके फेरोमैग्नेटिक परतें एक-दूसरे के समानांतर रखी जाती हैं। विपरीत, जब ये परतें एक-दूसरे के विपरीत रखी जाती हैं, तो प्रतिरोध बहुत ही जल्दी बढ़ जाता है। GMR उपकरण की संरचनात्मक व्यवस्था नीचे दिखाया गया है।

असाधारण चुंबकीय प्रतिरोध (EMR)

असाधारण चुंबकीय प्रतिरोध के मामले में, धातु का प्रतिरोध एक विशिष्ट व्यवहार प्रदर्शित करता है। चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, प्रतिरोध अपेक्षाकृत उच्च होता है। हालांकि, जब चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है, तो प्रतिरोध बहुत ही जल्दी गिर जाता है, जो चुंबकीय प्रभाव के प्रति विद्युत गुणों में उल्लेखनीय परिवर्तन दर्शाता है।

टनल चुंबकीय प्रतिरोधक (TMR)

टनल चुंबकीय प्रतिरोधक में, धारा का चालन एक विशिष्ट तरीके से होता है। धारा एक फेरोमैग्नेटिक इलेक्ट्रोड से गुजरती है, जो एक अचालक परत से गुजरती है। इस अचालक बाधा से गुजरने वाली धारा की मात्रा फेरोमैग्नेटिक इलेक्ट्रोडों की चुंबकीकरण की सापेक्ष दिशा पर अत्यधिक निर्भर करती है। विभिन्न चुंबकीकरण दिशाएँ टनलिंग धारा के परिमाण में महत्वपूर्ण भिन्नताएँ ला सकती हैं, जो इस गुण को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण बनाते हैं, जो चुंबकीय अवस्थाओं के निर्देशन और निर्णय के लिए निश्चित नियंत्रण पर निर्भर करते हैं।

जब इलेक्ट्रोडों के चुंबकीकरण दिशाएँ एक-दूसरे के समानांतर होती हैं, तो एक अपेक्षाकृत बड़ी धारा बहती है। विपरीत, चुंबकीकरण दिशाओं की विपरीत व्यवस्था लेयरों के बीच प्रतिरोध को बहुत बढ़ा देती है।