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巨磁阻传感器

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  • 发布时间:2015/4/21 17:07:17
  • 作者:银河电气
定义
基于巨磁阻效应的传感器就叫巨磁阻传感器
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巨磁阻传感器简介

  物质的电阻率在磁场中会产生轻微变化。这种现象叫磁阻效应(AMR)。某些条件下物质电阻率会随磁场产生较大变化称作巨磁阻效应(GMR)。GMR可以比AMR大一个数量级的灵敏度。巨磁阻效应是一种量子力学和凝聚态物理学现象,是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。

  巨磁阻又称特大磁电阻,即GMR(Giant Magneto Resistance),GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的:一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。

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巨磁阻效应的原理

  根据导电的微观机理,电子在导电时并不是沿电场直线前进,而是不断和晶格中的原子产生碰撞(又称散射),每次散射后电子都会改变运动方向,总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规散射运动的叠加。称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程,电子散射几率小,则平均自由程长,电阻率低。电阻定律 R=ρl/S中,把电阻率ρ视为常数,与材料的几何尺度无关,这是忽略了边界效应。当材料的几何尺度小到纳米量级,只有几个原子的厚度时(例如,铜原子的直径约为0.3nm),电子在边界上的散射几率大大增加,可以明显观察到厚度减小,电阻率增加的现象。

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巨磁阻传感器的应用

01硬盘巨磁阻效应的读出磁头

  极大的提高了磁盘记录密度,极大提高了硬盘的容量,同时缩小了硬盘的体积。目前硬盘最大容量已经达到4TB。远远大于应用巨磁阻效应前的硬盘。

02角度、位置传感器

  用于数控机床、汽车测速、非接触开关、旋转编码器等领域 。具有功耗小、可靠性高、体积小、价格便宜和更强的输出信号等优点 。如图英飞凌采用GMR效应生产传感器。

03基于GMR传感器阵列的生物检测

  GMR传感器比电子传感器更灵敏、可重复性强,具有更宽的工作温度、工作电压和抗机械冲击、震动的优异性能,而且GMR传感器的工作点也不会随时间推移而发生偏移。GMR传感器的制备成本和检测成本低,对样本的需求量很小。由GMR传感器组成的阵列,还可以结合现有的IC工艺,提高整体设备的集成度,进行多目标的检测。同时,对比传统的荧光检测法,磁性标记没有很强的环境噪声,标记本身不会逐渐消退,也不需要昂贵的光学扫描设备以及专业的操作人员。

04GMR传感器芯片在军事装备上的应用

  比如:超微磁场探测器 ,地磁场探测传感器 ,航天器磁场方位传感器


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