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磁电阻的介绍
发布时间：2018-11-06 文章来源：敏创原创 点击次数：
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磁电阻定义
磁电阻是一种电阻，当施加外部磁场时其电阻会发生变化。换句话说，当向外部磁场施加外部磁场时，通过磁电阻器的电流的流动会发生变化。
磁场是存在于磁性物体周围的区域，其中其他物体经历吸引力或排斥力。
磁电阻如何工作？
放置在磁场中的磁电阻器将经历电阻的变化。当磁场强度增加时，磁电阻的电阻也增加。另一方面，当磁场强度减小时，磁电阻的电阻减小。这种电阻变化是由磁阻效应引起的。
在没有磁场的情况下，材料中的电荷载流子以直线路径移动。因此，电流以直线路径流动。当磁场施加到材料上时，磁力导致移动电荷载流子（自由电子）将其方向从直接路径改变为间接路径。这增加了电流路径的长度。
电流路径无磁场与磁场存在时的电流路径
因此，大量的自由电子与原子 碰撞并以热的形式失去其能量 ，并且只有少量自由电子流过导电路径。从一个地方移动到另一个地方的少量自由电子携带电流。因此，材料的电阻随着磁场的增加而增加。
磁电阻效应
磁电阻效应是某些材料的特性，它们会在磁场存在的情况下改变它们的电阻。这种磁阻效应发生在诸如半导体，非磁性金属和磁性金属的材料中。
爱尔兰数学物理学家和工程师威廉汤姆森在1856年首次发现了这种磁阻效应。他观察到当电流与磁力或磁场同向流动时，铁片的电阻增加，当电阻减小时电流以90° 流向磁场或磁力。
之后，他用镍进行了相同的实验，他发现镍的电阻以相同的方式受到影响，但是这个磁场的大小比以前大得多。这种效应称为各向异性磁电阻（AMR）。
磁阻效应的类型
磁电阻效应有三种类型：
- 巨磁电阻（GMR）
- 非凡磁电阻（EMR）
- 隧道磁电阻（TMR）
- 巨磁电阻（GMR）
Albert Fert和Peter Grunberg于1988年发现了巨磁电阻（GMR）。这种效应在铁磁材料中被观察到。铁磁材料的电阻取决于相邻铁磁层的磁化是平行还是反平行排列的。具有反平行排列的铁磁层的电阻高，而具有平行排列的铁磁层的电阻低。
非凡磁电阻（EMR）
2000年发现了非凡的磁阻效应.EMR（非常磁电阻）的磁场效应远大于（GMR）巨磁电阻。当施加横向磁场时，EMR效应发生在半导体金属混合系统中。
在没有磁场的情况下，半导体金属混合系统的电阻非常低，而在强磁场的存在下，半导体金属混合系统的电阻很高。
隧道磁电阻（TMR）
M. Julliere在1975年发现了隧道磁电阻（TMR）。隧道磁电阻（TMR）发生在磁隧道结（MTJ）中。磁隧道结（MTJ）是由两个由绝缘体隔开的铁磁体组成的部件。电子将通过隧道势垒或绝缘体从一个铁磁体流到另一个铁磁体。流过隧道的电流或电荷载流子的量取决于磁化的方向
如果将磁场施加到磁隧道结（MTJ），使得铁磁体的磁化方向以平行方式对准，则大量电子容易流动。结果，电流增加并且电阻减小。另一方面，如果施加磁场的方式使得铁磁体的磁化方向以反平行的方式排列，则只有少量的电荷载流子（自由电子）流过隧道并且大量的自由电子被阻挡。结果，电流减小并且电阻增加。
磁电阻的优点
- 磁电阻器在没有任何物理接触的情况下运行。
磁电阻的应用
磁电阻的各种应用包括：
- 生物传感器
- 硬盘驱动器
- 磁场传感器
- Magneto电阻器用于电子罗盘测量地球磁场。
- 磁电阻器用于测量电流。
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