سنسور مغناطیسی (Magnetoresistive Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور مغناطیسی (Magnetoresistive Sensor) :
سنسورهای مغناطومقاومتی (MR) بر اساس پدیده ای کار می کنند که در آن مقاومت الکتریکی یک ماده در حضور میدان مغناطیسی خارجی تغییر می کند. این اثر در مواد فرومغناطیسی (مانند آلیاژهای نیکل-آهن) قوی تر است. برخلاف اثر هال که ولتاژ تولید می کند، اثر مغناطومقاومتی مقاومت را تغییر می دهد. این تغییر مقاومت می تواند توسط یک پل وتستون اندازه گیری شود.
چندین نوع اثر مغناطومقاومتی وجود دارد:
مغناطومقاومتی ناهمسانگرد (AMR - Anisotropic Magnetoresistance): در این اثر، مقاومت به زاویه بین جهت مغناطش داخلی ماده و جهت جریان بستگی دارد. مقاومت وقتی جریان موازی با مغناطش است ماکزیمم و وقتی عمود است مینیمم است. سنسورهای AMR حساسیت خوبی دارند و برای اندازه گیری میدان های ضعیف و زاویه سنجی استفاده می شوند. محدوده خطی آنها معمولا محدود است (چند گاوس).
مغناطومقاومتی غول آسا (GMR - Giant Magnetoresistance): این اثر در ساختارهای چندلایه (لایه های نازک فرومغناطیس و غیرمغناطیس) مشاهده می شود و تغییر مقاومت بسیار بزرگتری (تا ۵۰٪) نسبت به AMR دارد. در GMR، مقاومت به آرایش نسبی مغناطش لایه ها بستگی دارد (موازی: مقاومت کم، پادموازی: مقاومت زیاد). سنسورهای GMR بسیار حساس هستند و در هدهای خواندن هارد دیسک ها و انکودرهای با وضوح بالا استفاده می شوند.
مغناطومقاومتی تونلی (TMR - Tunneling Magnetoresistance): پیشرفته ترین نوع، با تغییر مقاومت بسیار زیاد (چند صد درصد) و حساسیت فوق العاده بالا. در ساختارهای اسپین والو (spin-valve) با یک لایه عایق نازک (اکسید) بین دو لایه فرومغناطیس ساخته می شود. TMR در سنسورهای بسیار دقیق و حافظه های MRAM استفاده می شود.
\[ R(\theta) = R_0 + \Delta R \cos^2\theta \quad \text{(برای AMR)} \]مزایای سنسورهای MR نسبت به هال: حساسیت بالاتر (قابلیت اندازه گیری میدان های ضعیف تر)، مصرف توان کمتر، و امکان ساخت در ابعاد بسیار کوچک (نانومتری). معایب: محدوده خطی محدودتر (نیاز به مدارات جبران ساز)، و پیچیدگی ساخت بالاتر (به ویژه GMR و TMR).
کاربردها: قطب نماهای الکترونیکی (کمپاس)، تشخیص موقعیت و زاویه با دقت بالا (انکودرهای مغناطیسی)، سنسورهای جریان (تشخیص میدان اطراف سیم)، تشخیص فلز، بیوسنسورها (تشخیص ذرات مغناطیسی نشاندار)، و هد خواندن/نوشتن هارد دیسک. سنسورهای MR به دلیل حساسیت بالا، در بسیاری از کاربردهای جدید جایگزین سنسورهای هال شده اند.
