Apa itu Magnetoresistor?

Definisi: Ketika resistansi logam dan bahan semikonduktor tertentu berubah di bawah pengaruh medan magnet, fenomena ini disebut efek magnetoresistansi. Komponen yang menunjukkan efek ini disebut magnetoresistor. Secara sederhana, magnetoresistor adalah jenis resistor yang nilai resistansinya berfluktuasi tergantung pada kekuatan dan arah medan magnet eksternal.

Magnetoresistor memainkan peran penting dalam mendeteksi keberadaan medan magnet, mengukur kekuatannya, dan menentukan arah gaya magnet. Mereka biasanya dibuat dari bahan semikonduktor seperti antimoni indium atau arsenida indium, yang memiliki sifat listrik unik yang membuatnya sangat sensitif terhadap medan magnet.

Prinsip Kerja Magnetoresistor

Operasi magnetoresistor didasarkan pada prinsip elektrodinamika. Menurut prinsip ini, gaya yang bekerja pada konduktor penghantar arus dalam medan magnet dapat mengubah arah arus. Ketika tidak ada medan magnet, pembawa muatan dalam magnetoresistor bergerak sepanjang jalur lurus.

Namun, di bawah pengaruh medan magnet, arah arus berubah dan mengalir ke arah yang berlawanan. Jalur melingkar arus meningkatkan mobilitas pembawa muatan, yang menyebabkan tabrakan. Tabrakan ini menghasilkan hilangnya energi dalam bentuk panas, dan panas ini menyebabkan peningkatan resistansi magnetoresistor. Hanya arus dengan magnitudo yang sangat kecil yang mengalir dalam magnetoresistor karena jumlah elektron bebas yang terbatas.

Penyimpangan elektron dalam magnetoresistor tergantung pada mobilitasnya. Mobilitas pembawa muatan dalam bahan semikonduktor lebih tinggi dibandingkan dengan logam. Misalnya, mobilitas arsenida indium atau antimoni indium sekitar 2,4 m²/Vs.

Karakteristik Magnetoresistor

Kesensitifan magnetoresistor tergantung pada kekuatan medan magnet. Kurva karakteristik magnetoresistor ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dalam absennya medan magnet, magnetisasi elemen magnetoresistor adalah nol. Seiring medan magnet mulai meningkat sedikit, resistansi bahan mendekati nilai yang sesuai dengan titik b. Kehadiran medan magnet menyebabkan elemen magnetoresistor berputar sebesar sudut 45º.

Dengan peningkatan lebih lanjut dalam kekuatan medan magnet, kurva mencapai titik jenuh, yang ditandai oleh titik C. Elemen magnetoresistif biasanya beroperasi baik pada keadaan awal (titik O) atau dekat titik b. Ketika beroperasi pada titik b, ia menunjukkan karakteristik linier.

Jenis-jenis Magnetoresistor

Magnetoresistor dapat dikategorikan menjadi tiga jenis utama:

Magnetoresistansi Raksasa (GMR)

Dalam efek Magnetoresistansi Raksasa, resistansi magnetoresistor berkurang secara signifikan ketika lapisan ferromagnetiknya sejajar satu sama lain. Sebaliknya, ketika lapisan-lapisan tersebut berada dalam posisi antiparalel, resistansi meningkat drastis. Konfigurasi struktural perangkat GMR digambarkan pada gambar di bawah ini.

Magnetoresistansi Luar Biasa (EMR)

Dalam kasus Magnetoresistansi Luar Biasa, resistansi logam menunjukkan perilaku yang khas. Tanpa adanya medan magnet, resistansi relatif tinggi. Namun, ketika medan magnet diterapkan, resistansi turun secara signifikan, menunjukkan perubahan sifat listrik yang nyata sebagai respons terhadap pengaruh magnetik.

Magnetoresistor Terowongan (TMR)

Dalam Magnetoresistor Terowongan, konduksi arus terjadi dengan cara yang unik. Arus melewati elektroda ferromagnetik, melewati lapisan isolasi. Jumlah arus yang menembus hambatan isolasi ini sangat bergantung pada orientasi relatif magnetisasi dalam elektroda ferromagnetik. Arah magnetisasi yang berbeda dapat menyebabkan variasi signifikan dalam magnitudo arus terowongan, menjadikan sifat ini penting untuk berbagai aplikasi yang bergantung pada kontrol dan deteksi presisi keadaan magnetik.

Arus yang relatif besar akan mengalir ketika arah magnetisasi elektroda sejajar satu sama lain. Sebaliknya, susunan antiparalel dari arah magnetisasi secara signifikan meningkatkan resistansi antara lapisan-lapisan tersebut.