5. Функциональные характеристики магниторезисторов

Важнейшей характеристикой (МПР) является его функциональная характеристика,

представляющая собой зависимость сопротивления от угла поворота или величины

перемещения подвижной системы резистора. Рассмотрим вариант с вращением полюсных

источников управляющей магнитной системы (рис.3).

Функциональная характеристика (МПР) представляется нелинейным интегральным

уравнением:

R[φ,r(φ)] =h*₀∫^ldx/₀∫^ωp(b)[r(φ),x,y]dy

Расчетные функциональные характеристики полученные при решении уравнения

численными методами, и соответствующие им конфигурации эксцентрических поворотных

полюсных наконечников приведены на рис.7.

Для линейной функциональной характеристики уравнение имеет вид:

R(φ)=[({R_b/R₀}-1)(φ/φ_п)+1]R₀

где φ- текущий угол поворота магнитной системы

φ_п- полный угол поворота

Уравнение для контура эксцентрического полюсного наконечника:

r(φ)=r_o+l(φ/φ_м)

Для логарифмической характеристики:

R(u)=({[{(R_b/R_o)-1}e^{-α φ/φ}-({R_b/R_o}-℮^α)}/℮^α-1)R_o(9a)

r(φ)=r_o+l(exp[αφ/φ_m-1]/ ℮^α-1) (9б)

-степенной коэффициент характеризующий степень нелинейности. Для синусной функциональной характеристики:

R(φ)=[1+({R_b/R₀}-1)sin(π/2)(φ/φ_п)]R₀(10а)

r(φ) =r₀+lsin(π/2)(φ/φ_п)] (10б)

Для косинусной функциональной характеристики:

R(φ)=R_o+1/2(1-cosπ(φ/φ_п))(R_b-R₀) (11а)

r(φ)=R_o+L/2(1-cosπ(φ/φ_п)) (11б)

При выводе уравнений (8 ÷ 11) было сделано допущение, что ширина (МЭ) много меньше

его длины- l. В действительности она имеет конечную ширину – ω. Вследствие этого полный

угол поворота-φ_пуменьшение на угол Δφ, который определяется шириной (МЭ) , числом

полупроводящих дорожек - n, расстояние между дорожками –d, и расстоянием от ближнего

края элемента до оси вращения наконечника- r₀:

Δφ=2arctg(0.5ω/r₀) (12)

Для резистора формы «Меандр»

Δφ=2arctg(0.5[nω+(n-1)b]/r₀ (13)

6. ОЦЕНКА МОЩНОСТИ РАССЕЯНИЯ МПР

Отдаваемая мощность резистора –Р зависит от предельной мощности питания, которая может быть рассеяна на магниторезисторе без ущерба для его чувствительности и прочности. Выходной сигнал магниторезистора должен быть ограничен допустимой температурой разогрева полупроводниковой пластины. Мощности (МПР) лежит в пределах 0,01÷0,5 Вт .

Вольт-амперные характеристики для различных материалов при различных значениях В и зависимость ΔR/R₀=f(b) приведены на рис.8.

Допустимая средняя мощность рассеяния определяется :

Р_доп=I²R_b (14)

Повысить ток можно при импульсном режиме питания. Средняя мощность при этом остается неизменной:

Р =I²R_bτ/T (15)

где Т – период следования импульсов тока

τ- длительность импульса тока.

Некоторые формы магниторезистивных элементов приведена на рис.9.

Развитие техники производства полупроводниковых материалов с высокой подвижностью носителей тока и заданной структурой (как, например, эвтектические сплавы (I_nS) способствуют созданию магниторезисторов с большим относительным изменением сопротивления в магнитном поле (R_b/R₀=15÷20), приR₀=10÷200 Ом иR_bдо 10 кОм.. Второй путь повышения изменения сопротивления – это увеличение индукции в зазоре при неизменных габаритах. Это достигается за счет применения материалов с высокими магнитными характеристиками (например самарий-кобальтовые магниты.) . Итак, магниторезисторы, несмотря на имеющиеся недостатки такие как сравнительно небольшой диапазон регулирования, невысокую Р_расс, худший по сравнению с обычными ТКС , находят все большее применение в электро и радиотехнике.