Задания на 3 семестр / Физико-технические эффекты_ФТЭ / ФТЭ

Магниторезистивный эффект

Входы: магнитное поле, электрический ток.

Выходы: электрическое поле, электрическое напряжение.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.49. Принцип магниторезистивного эффекта

Сущность:

Магниторезистивный эффект (магнетосопротивление) - это изменение электрического сопротивления твердого проводника под действием внешнего магнитного поля. Различают поперечное магнетосопротивление, при котором электрический ток течет перпендикулярно магнитному полю, и продольное магнетосопротивление - ток параллелен магнитному полю. Возникает эффект по причине искривления траекторий носителей тока в магнитном поле. У полупроводников относительное изменение сопротивления ∆ρ/ρ в 100- 10 000 раз больше, чем у металлов, и может достигать сотен процентов. По мере увеличения намагниченности металла продольное магнетосопротивление увеличивается, а поперечное (перпендикулярное) уменьшается по сложным зависимостям. С изменением направления магнитного поля на противоположное магнетосопротивление не меняется.

В немагнитных проводниках, таких как медь или золото, этот эффект очень мал. В ферромагнитных материалах величина магнетосопротивления достигает 4%. В ферромагнетике в отсутствие внешнего магнитного поля образуются магнитные домены, внутри которых магнитные моменты параллельны. При включении магнитного поля, величина которого для каждого материала индивидуальна, эти микроскопические магнитные домены исчезают, и весь образец превращается в единый домен, то есть намагничивается. Электросопротивление ферромагнетика до и после намагничивания различно и изображено на (рис.2.47).

Удельное электросопротивление магнитных материалов зависит от угла между магнитным полем и током. Это явление назвали анизотропным магнетосопротивлением.

Математическое описание:

, где

- удельное электросопротивление,

– угол между магнитным полем и током,

= ,

– при слабом магнитном поле,

– при сильном магнитном поле.

Применение:

Магнетосопротивление используется для исследования электронного энергетического спектра и механизма рассеяния носителей тока кристаллической решеткой, а так же для измерения магнитных полей, используется в приборах для измерения магнитных, электрических, механических и других физических величин, системах автоматизации и сигнализации, в средствах хранения информации. Эффект гигантского магнетосопротивления привел к значительному прогрессу в области создания устройств хранения данных, в том числе, накопителей на жестких магнитных дисках.

Содержание