電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）磁阻傳感器在很多領(lǐng)域都有著重要作用，作為一類大家熟知的傳感器類型它已經(jīng)在日常生活、工業(yè)制造、汽車電子和航空航天等各個(gè)領(lǐng)域扮演了重要的角色。

利用磁阻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)傳感

磁阻傳感最基本的原理都基于最原始的磁阻效應(yīng)，即在通有電流的導(dǎo)體上施加磁場(chǎng)，導(dǎo)體電阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。雖然利用這一點(diǎn)的難度更大，但磁阻傳感能提供精確、可靠的數(shù)據(jù)，而且無(wú)需與被測(cè)設(shè)備進(jìn)行接觸。

磁阻效應(yīng)，最早發(fā)現(xiàn)于1857年，但磁阻傳感的概念一直到1971年才開(kāi)始被正式提出。相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里，磁阻傳感通常只用于要求不高的價(jià)格標(biāo)簽和標(biāo)記閱讀器及磁帶應(yīng)用中。上世紀(jì)90年代，IBM將磁阻效應(yīng)應(yīng)用在硬盤上。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與探索，現(xiàn)在的磁阻傳感已經(jīng)成為高精度高可靠性的傳感品類。

目前，磁阻傳感分為各向異性磁阻傳感AMR、巨磁阻傳感GMR以及隧道磁阻傳感TMR，三者使用的磁性材料的微觀機(jī)制不同，被施加磁場(chǎng)時(shí)會(huì)展現(xiàn)出不同的磁阻效應(yīng)。

特色各異的磁阻效應(yīng)

各向異性磁阻效應(yīng)材料的磁阻變化與磁場(chǎng)和電流間夾角有關(guān)，該效應(yīng)中電阻與磁場(chǎng)的變化是非線性的，而且每一個(gè)電阻與唯一的外加磁場(chǎng)值并不成唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在角度合適的時(shí)候，各向異性磁阻傳感AMR能夠非常敏感，并且特性曲線逼近線性，這樣的時(shí)候它能夠?qū)崿F(xiàn)輸出的線性特征。

各向異性磁阻傳感一般都采用橋式構(gòu)造，磁電阻比（ΔR/Rmin）和靈敏度雖然不高（磁電阻比3%，靈敏度0.05），但它是一項(xiàng)性價(jià)比非常高的傳感。該技術(shù)只需一層磁性薄膜，工藝簡(jiǎn)單，成本低，在價(jià)格上相比其他兩項(xiàng)技術(shù)有很明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)在低成本下，各向異性磁阻傳感具有高頻、低噪和高信噪比特性，在目前各種場(chǎng)景的應(yīng)用中都能很好地適配，不存在什么局限性。

巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)比各向異性磁阻效應(yīng)晚了很多，指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象，即物質(zhì)在磁場(chǎng)中電阻率變化的幅度非常大。這是一種量子力學(xué)效應(yīng)，其磁阻各向同性，產(chǎn)生于層狀的磁性薄膜結(jié)構(gòu)中。

巨磁阻效應(yīng)傳感一般也采用橋式構(gòu)造，功耗、響應(yīng)時(shí)間、溫漂等傳感指標(biāo)和各向異性磁阻傳感沒(méi)有太大差別，但是，它的磁電阻比大了很多，起碼是各向異性磁阻傳感的五倍甚至以上。所以盡管制造工藝相比各向異性磁阻傳感復(fù)雜不少，成本也高不少，憑借高靈敏度、弱磁探測(cè)性好，市場(chǎng)規(guī)模也一直處于穩(wěn)步提升中。

巨磁阻效應(yīng)的發(fā)展，為隧道磁阻效應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。隧道磁阻效應(yīng)是指在鐵磁—絕緣體薄膜—鐵磁材料中，其穿隧電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對(duì)方向變化的效應(yīng)。這是難度極高的傳感器技術(shù)，不論是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、成本還是工藝難度，都非常高。

與高技術(shù)門檻相匹配的是，該效應(yīng)的傳感器有著絕對(duì)碾壓其他效應(yīng)傳感器的靈敏度和更明顯的磁阻效應(yīng)，隧道磁阻效應(yīng)傳感在靈敏度上的領(lǐng)先是數(shù)量級(jí)的，磁電阻比也在50%以上，甚至可以達(dá)到100%。在響應(yīng)時(shí)間上，前兩類傳感器都在10ns標(biāo)準(zhǔn)上，而TMR的響應(yīng)時(shí)間僅為0.1ns。

近年來(lái)隨著材料、元器件以及電路技術(shù)的發(fā)展，這種高技術(shù)門檻高成本的技術(shù)應(yīng)用也開(kāi)始多了起來(lái)。

小結(jié)

作為下一代磁傳感器技術(shù)，磁阻傳感憑借性能優(yōu)勢(shì)，滲透率正日益提升。尤其是在目前幾個(gè)火熱的應(yīng)用里，應(yīng)用場(chǎng)景功能復(fù)雜度的提升和安全要求的提升，磁阻傳感開(kāi)始在高要求應(yīng)用場(chǎng)景替代霍爾傳感。