Применение:
Магниторезистор - полупроводниковый переменный резистор, увеличивающий сопротивление под действием магнитного поля вследствие магниторезистивного (гальваномагнитного) эффекта. Конструктивно магниторезистор представляет собой нанесенную на ферромагнитную изолированную подложку зигзагообразную дорожку малой ширины из полупроводника с высокой подвижностью носителей зарядов (например, ZnSb(цинк-сурьма), ZnAs, ZnSb + NiSb, InSb + NiSb ), имеющую сопротивление в пределах от единиц до тысяч Ом (рис. 60,а).
Рис.
60. Общий вид и графический символ
магниторезистора (а)
и зависимость
его сопротивления от индукции магнитного
поля (б)
В
области малых значений магнитной
индукции зависимость
носит квадратичный характер, а при
повышении магнитной индукции зависимость
сопротивления магниторезистора от
значения индукции магнитного поля
становится линейной.
Дорожку
пересекает в поперечном направлении
ряд проводников, разбивающих ее на серию
пластинок с малым отношением расстояния
между проводниками к ширине дорожки.
Под действием магнитного поля,
направленного нормально плоскости
дорожки, сопротивление последней
увеличивается в несколько раз (до 16 при
В = 1 Т). Быстродействие прибора достигает
несколько мегагерц, а в специальных
образцах без ферритовой подложки –
тысяч мегагерц. ТКС подбором материалов
удается свести к небольшим значениям,
находящимся в пределах от – 1,5 до + 0,02 %
.
Основными параметрами
магниторезисторов являются сопротивление
R(0) в отсутствие магнитного поля (от 5 до
1000 Ом), отношение
,
где R(B) – сопротивление при наличии
поперечного магнитного поля с индукцией
В = 0,5–1 Тл (от 3 до 20 и более), температурный
коэффициент сопротивления (ТКС ) – от
0,02 до 2 % К-1, мощность рассеивания
(до 0,25 Вт), магнитная чувствительность
Sм=∆R/∆B.
Важнейшей характеристикой
магниторезистора является магниторезистивное
отношение
,
рис. 60,б.
К числу преимуществ магниторезистивных датчиков можно отнести: • отсутствие зависимости от расстояния между магнитом и датчиком; • широкий диапазон рабочих температур (от –55° до 150°С); • датчики зависят только от направления поля, а не его интенсивности; • долгий срок службы, независимость от магнитного дрейфа.
• Датчики позволяют измерять самые слабые магнитные поля (от 30 мкГаусс) с последующим их преобразованием в выходное напряжение.
• Магниторезисторы обладают большой чувствительностью. Она лежит в пределах от 10Е-13 до 10Е-4 А/м. Наибольшей чувствительностью обладают магниторезисторы изготовленные из InSb (Антимонид индия)-NiSb.
Магниторезистивные датчики применяются для: • контроля перемещений объектов в робототехнике • измерения слабых полей (системы навигации, компенсация поля Земли, электронные и цифровые компасы и т.д.) • измерения частоты вращения (КПП, АБС, системы управления двигателем) • измерения угловой координаты (например, для регулировки сидения, в посудомоечных машинах, в системах рулевого управления, для регулировки фаз и т.д.)
• регуляторы громкости высококачественной радиоаппаратуры, • построения бесконтактных датчиков тока с гальванической развязкой.
Магниторезистивная головка (MR датчик) детектирует магнитное поле путем измерения величины сопротивления магниторезистивного материала. В 1971г. впервые было предложено применять MR датчики в качестве считывающего элемента в магнитной записи.
Датчики измерения частоты вращения: Сигнал с выхода датчика изменяется в зависимости от положения зубца металлической шестеренки, т.к. меняется направление линий магнитного поля. Таким образом, на каждый зуб шестеренки приходится один период изменения сигнала с выхода датчика.(рис.4)
Датчики измерения угловой координаты: Принцип измерения углов и выходной сигнал сенсора показан на рисунке 3. Видно, что сигнал имеет форму синуса. Благодаря этому датчик позволяет измерять углы в диапазоне ±45°. Если же взять два датчика и разместить их под углом 45° относительно друг друга, то на выходе такого сенсора будет два сигнала – синус и косинус, что позволит расширить диапазон измеряемых углов до ±90°.
рис.3 рис.4
Виды магнетосопротивления