განმარტება: როდესაც ზოგიერთი მეტალური და სემიკონდუქტორული მასალების წინააღმდეგობა ცვლის მაგნიტური ველის არსებობის შემთხვევაში, ამ ფენომენს უწოდებენ მაგნიტორეზისტიულ ეფექტს. ეს ეფექტის გამოსახატავი კომპონენტები ეწოდებიან მაგნიტორეზისტორებს. მარტივად რომ ვთქვათ, მაგნიტორეზისტორი არის რეზისტორის ტიპი, რომლის წინააღმდეგობა ცვლის არსებული მაგნიტური ველის ძალისა და მიმართულების შესაბამისად.
მაგნიტორეზისტორები თარგმნის მნიშვნელოვან როლს მაგნიტური ველის არსებობის გამოსავლენაში, მისი ძალის გაზომვაში და მაგნიტური ძალის მიმართულების განსაზღვრვაში. ისინი ჩვეულებრივ დამზადებულია სემიკონდუქტორული მასალებისგან, როგორიცაა ინდიუმის ანტიმონიდი ან ინდიუმის არსენიდი, რომლებიც განიკავებენ უნიკალურ ელექტრონულ თვისებებს, რაც ხდის მათ მაგნიტურ ველებზე მაღალ გასულებრივ.
მაგნიტორეზისტორის მუშაობის პრინციპი
მაგნიტორეზისტორის მუშაობა დაფუძნებულია ელექტროდინამიკის პრინციპზე. ამ პრინციპის თანახმად, მაგნიტურ ველში მყოფი ელექტრონული დენის მქონე მიწოდების ზედაპირზე მოქმედებს ძალა, რომელიც შეიძლება შეცვალოს დენის მიმართულება. როდესაც მაგნიტური ველი არ არსებობს, მაგნიტორეზისტორში მყოფი ელექტრონები მოძრაობენ სამუდამო ხაზზე.
თუმცა, მაგნიტური ველის არსებობის შემთხვევაში, დენის მიმართულება იცვლება და მისი მოძრაობა ხდება საპირისპირო მიმართულებით. დენის წრიული მოძრაობა ზრდის ელექტრონების მოძრაობის უძრავებას, რაც იწვევს შეჯახებებს. ეს შეჯახებები იწვევენ ენერგიის კარგვას თბოს სახით, რაც იწვევს მაგნიტორეზისტორის წინააღმდეგობის ზრდას. მაგნიტორეზისტორში მხოლოდ ძალიან მცირე დენი არის მიმართული შეზღუდული რაოდენობის თავისუფალი ელექტრონების შესაბამისად.
ელექტრონების დახრილობა მაგნიტორეზისტორში დამოკიდებულია მათი მოძრაობის უძრავებაზე. სემიკონდუქტორული მასალების შემთხვევაში ელექტრონების მოძრაობის უძრავება უფრო მაღალია ვერცხლის შედარებით. მაგალითად, ინდიუმის არსენიდის ან ინდიუმის ანტიმონიდის მოძრაობის უძრავება არის ახლოს 2.4 m²/Vs-ს.
მაგნიტორეზისტორის მახასიათებლები
მაგნიტორეზისტორის გამრთველობა დამოკიდებულია მაგნიტური ველის ძალაზე. მაგნიტორეზისტორის მახასიათებელი მრუდი ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.
მაგნიტური ველის არ არსებობის შემთხვევაში, მაგნიტორეზისტორის ელემენტის მაგნიტურირება არის ნული. როდესაც მაგნიტური ველი მცირედ იზრდება, მასალის წინააღმდეგობა მიახლოებს წერტილ b-ს შესაბამის მნიშვნელობას. მაგნიტური ველის არსებობის შედეგად, მაგნიტორეზისტორის ელემენტი მოირთვება 45º კუთხით.
მაგნიტური ველის ძალის შემდგომი ზრდის შემთხვევაში, მრუდი მიდის სასარგებლო წერტილს, რომელიც აღნიშნულია წერტილით C. მაგნიტორეზისტორული ელემენტი ჩვეულებრივ მუშაობს ან საწყის მდგომარეობაში (წერტილ O), ან წერტილ b-ს ახლოს. როდესაც მუშაობს წერტილ b-ში, ის გამოსახავს ლინეარულ მახასიათებელს.
მაგნიტორეზისტორების ტიპები
მაგნიტორეზისტორები შეიძლება განვითაროთ სამ ძირითად ტიპად:
გიგანტური მაგნიტორეზისტული (GMR)
გიგანტური მაგნიტორეზისტული ეფექტის შემთხვევაში, მაგნიტორეზისტორის წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად შემცირდება, როდესაც მისი ფერომაგნიტური ფერები მიმართულია პარალელურად ერთმანეთის მიმართ. საპირისპიროდ, როდესაც ეს ფერები არიან ანტიპარალელურად მიმართული, წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად იზრდება. GMR მოწყობილობის სტრუქტურული კონფიგურაცია ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.
ექსტრაორდინარული მაგნიტორეზისტული (EMR)
ექსტრაორდინარული მაგნიტორეზისტული შემთხვევაში, მეტალის წინააღმდეგობა გამოსახავს განსხვავებულ ქცევას. როდესაც მაგნიტური ველი არ არსებობს, წინააღმდეგობა არის შესაბამისად მაღალი. თუმცა, როდესაც მაგნიტური ველი გამოიყენება, წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად შემცირდება, რაც გამოსახავს ელექტრონული თვისებების სახის მნიშვნელოვან ცვლილებას მაგნიტური შეტაცების პასუხით.
ტუნელის მაგნიტორეზისტორი (TMR)
ტუნელის მაგნიტორეზისტორში დენის მიმართულება ხდება უნიკალური სახით. დენი გადის ერთი ფერომაგნიტური ელექტროდიდან და გადის იზოლირებული შრიფტის მიერ. იმ დენის რაოდენობა, რომელიც ტუნელის ამ იზოლირებული ბარიერის მიერ გადის, ძალიან დამოკიდებულია ფერომაგნიტური ელექტროდების მაგნიტურირების შესაბამის მიმართულებაზე. სხვადასხვა მაგნიტურირების მიმართულებები შეიძლება შეიძლება იწვიოს ტუნელის დენის მაგიტუდის მნიშვნელოვანი ცვლილებები, რაც ამ თვისებას მნიშვნელოვანი ხდის სხვადასხვა მაგნიტური მდგომარეობების ზუსტი კონტროლისა და გამოსავლენის მიმართ.
შესაბამისად დიდი დენი გადის, როდესაც ელექტროდების მაგნიტურირების მიმართულებები არიან პარალელური. საპირისპიროდ, ანტიპარალელური მაგნიტურირების მიმართულებები მნიშვნელოვნად ზრდის წინააღმდეგობას შრიფტებს შორის.
