Анықтама: Белгілі бір металдар мен полупроводник материалдардың магниттық айналында сопротивлениясы өзгеруінің феномени магниторезистивдік эффект деп аталады. Бұл эффектті көрсететін компоненттер магниторезисторлар деп аталады. Басқа түрде айтқанда, магниторезистор - бұл сопротивлениясы сыртқы магниттық айналындың үлкендігі мен бағытына байланысты өзгереді.
Магниторезисторлар магниттық айналындың қол жетімділігін, үлкендігін және магниттық күштің бағытын анықтауда маңызды рөл атқарады. Олар адатта индий-антимонид немесе индий-арсенид сызықты полупроводник материалдардан құрастырылады, олар магниттық айналындарға өте жауапкершілік береді.
Магниторезистордың іске қосылу принципі
Магниторезистордың қызмет етуі электродинамикалық принципке негізделген. Бұл принцип бойынша, магниттық айналындағы ағымды өткізетін проводың ағымына әсер етуші күш ағымдың бағытын өзгерте алады. Магниттық айналын жоқ болғанда, магниторезистордағы заряд носытшылар тура траекториямен қозғалады.
Бірақ магниттық айналындың қол жетімдігінде ағымдың бағыты өзгеріп, кері бағытта қозғалады. Ағымдың қозғалыс траекториясы заряд носытшылардың қозғалыс қабілетін арттырып, бұл өзара соударына алып келеді. Соударылар энергияны қысым түрінде жоюына әкеледі, бұл магниторезистордың сопротивлениясын арттырады. Магниторезисторда шектеулі сандағы жазық электрондар болғандықтан, өте аз үлкендіктегі ағым қозғалады.
Магниторезистордағы электрондардың қозғалыс қабілеті тәуелсіз қозғалыс қабілетіне байланысты. Полупроводник материалдардағы заряд носытшылардың қозғалыс қабілеті металлдардан болжамында үлкен. Мысалы, индий-арсенид немесе индий-антимонидтің қозғалыс қабілеті тиісінше 2,4 м²/Вс.
Магниторезистордың қасиеттері
Магниторезистордың жауапкершілігі магниттық айналындың үлкендігіне байланысты. Магниторезистордың қасиеттер графигі төмендегі суретте көрсетілген.
Магниттық айналын жоқ болғанда, магниторезистор элементінің магниттік құбылысы нөлге тең. Магниттық айналын әлі де аз үлкендейтін кезде, материалдың сопротивлениясы b нүктесіне сәйкес мәнді қарастырады. Магниттық айналындың қол жетімдігі магниторезистор элементін 45º бұрышына бұруына әкеледі.
Магниттық айналындың үлкендігінің тереңдетілуімен, кесте C нүктесінде сатырлауға жетеді. Магниторезистивді элемент адатта бастапқы ағымда (O нүктесі) немесе b нүктесіне жақында қызмет етеді. B нүктесінде қызмет еткенде, ол сызықты қасиет көрсетеді.
Магниторезисторлардың түрлері
Магниторезисторлар үш негізгі түрге бөлінеді:
Үлкен магниторезистивдік (GMR)
Үлкен магниторезистивдік эффектте, магниторезистордың сопротивлениясы өзінің ферромагниттік деңгейлері параллель қоятында өте аз болады. Керісінше, бұл деңгейлер антипараллель қоятында, сопротивлениясы өте артады. GMR құрылғысының структуралық конфигурациясы төмендегі суретте көрсетілген.
Ерекше магниторезистивдік (EMR)
Ерекше магниторезистивдік үшін, металлдың сопротивлениясы өзінің қасиеттерін көрсетеді. Магниттық айналын жоқ болғанда, сопротивлениясы өте жоғары болады. Бірақ магниттық айналын қолданылатында, сопротивлениясы өте аз болады, бұл магниттік тағынға қарата электр қасиеттеріндегі белгілі өзгерістерді көрсетеді.
Туннель магниторезистор (TMR)
Туннель магниторезисторда, ағым өзінің қасиеттеріне қарай өтеді. Ағым бір ферромагниттік электродан өтеді, изоляциондық қабат арқылы өтеді. Туннель қабат арқылы өтетін ағымдың саны ферромагниттік электролардағы магниттік құбылыстардың салыстырмалық ориентациясына өте тәуелді. Әртүрлі магниттік құбылыс бағытары туннель ағымдың үлкендігінің өзгерісіне әкеледі, бұл өзінің қасиеттеріне қарай магниттік абалдарды дайындау және анықтауға маңызды.
Электролардың магниттік құбылыс бағытары параллель болғанда, өте үлкен ағым өтеді. Керісінше, магниттік құбылыс бағытары антипараллель болғанда, деңгейлер арасындағы сопротивлениясы өте артады.
