巨磁阻传感器原理及应用1

GMR效应的理论和机理
GMR效应的理论和机理
• GMR效应的理论很复杂，许多机理至今还 不清楚，目前普遍接受的解释是两流模型， 如图1所示。多个铁磁层中的磁矩方向由施 加的外磁场控制，当铁磁性层的磁矩反平 行排列时见图1(a)，载流子受到的自旋散射 最大，多层膜电阻最高；当铁磁性层的磁 矩平行排列时见图1(b)，载流子受到的自旋 散射最小，多层膜的电阻最低
巨磁阻传感器应用
• 一：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。
巨磁阻传感器应用
• 二：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
巨磁阻传感器原理及应用
巨磁阻(GMR)效应
• 法国科学家阿尔贝· 费尔和德国科学家彼得· 格林贝格尔因 分别独立发现巨磁阻效应.
• 巨磁阻(GMR)效应:这是一种在铁磁性层与 非铁磁性层交替叠置的结构中观测到的量 子效应，是指某些磁性或合金材料的磁电 阻在一定磁场作用下急剧减小，而Δr/r急剧 增大的特性Baidu Nhomakorabea一般增大的幅度比通常的磁 性与合金材料的磁电阻约高10倍。
巨磁阻传感器应用
• 三：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
巨磁阻传感器前景
• 由于具有加工简单、造价低、灵敏度高 ， 可靠性很高。目前GMR效应还是对GMR传 感器的研究都还处于探索阶段 。随着研究 的深入，GMR传感器预计未来将有极大的 发展。
巨磁阻(GMR)的电子特性
巨磁阻(GMR)的电子特性
• 图2是一个典型的多层GMR材料在外加磁场 下的电阻变化情况。图2中的输出表明，无 论是正向还是反向的外加磁场变化，都能 带来相同的磁阻变化，也就是说GMR效应 是全极性的。曲线的斜率体现了磁性敏感 程度，通常以V(mV)／Oe为单位。当阻值 不随磁场继续变化时，磁性材料就达到了 其磁性饱和区。两条曲线中的偏移是磁性 材料的磁滞导致的，从零磁场到饱和磁场 所带来的阻值变化就称为磁阻。
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。
巨磁阻传感器应用
• 四：GMR传感器芯片 在军事装备上也有广 泛的应用，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，