磁致电阻效应

在通有电流的金属或半导体上施加磁场时，其电阻值将发生明显变化的现象

在通有电流的金属或半导体上施加磁场时，其电阻值将发生明显变化，这种现象称为磁致电阻效应，也称磁电阻效应(MR)。已被研究的磁性材料的磁电阻效应可以大致分为：由磁场直接引起的磁性材料的正常磁电阻、与技术磁化相联系的各向异性磁电阻掺杂稀土氧化物中特大磁电阻、磁性多层膜和颗粒膜中特有的巨磁电阻以及隧道磁电阻等。

介绍

若将载流导体置于外加磁场中，除了产生霍耳效应外．其电阻率也将发生变化．这种伴随着霍耳效应同时发生电阻率变化的物理现象称为磁致电阻效应．也称为磁电阻效应。早期曾称为磁阻效应。

1856年被发现时因为现象不明显而没有引起重视，如今具有较大磁电阻效应的各种材料广泛应用于信息存储技术等。法国和德国科学家就是以巨磁电阻效应(GMR)的贡献分享了2007年诺贝尔物理学奖。

与金属相比，半导体因载流子迁移率高，磁电阻效应的现象更为显著。通常选用lnSb(锑化铟)、InAs和NiSb等半导体材料在绝缘基片上蒸镀半导体材料薄膜，或在不同的薄片上光刻或腐蚀成栅状等结构制成磁敏器件。

磁致电阻效应机理

磁电阻效应是指通电流的导体或半导体在外加磁场作用下产生的电阻变化，亦称磁(场)致电阻效应，是磁场电效应的一种。在磁场平行或垂直于电流的情况下，都会发生这种效应。在一般强度的磁场中，磁场引起的电阻变化△R与磁场强度平方成比例，即△R∝H2;但在强磁场中，这一电阻变化△R与磁场强度呈线性关系，即△R∝H。磁电阻效应在半导体中很显著，在其单晶体中效应还呈现各向异性，因而可利用这一效应测定半导体的能带结构和载流子迁移率。

磁电阻效应在大多数金属中为正效应，即磁场使这些金属的电阻增加。但在贵金属和过渡金属合金以及磁化到饱和以上的铁磁体中。磁电阻效应为负效应，即磁场使电阻减小，一般铁磁体在未达到饱和时，磁场也使电阻减小，这是由畴壁移动或磁畴转动过程产生的。顺磁体经过Curie点变为铁磁体时，由于产生自发磁化强度也使其电阻突然降低，因而电阻-温度曲线在Curie点出现不连续的变化。

磁敏电阻材料

对磁场敏感，具有磁阻效应的电阻材料。这种材料能通过磁阻效应将磁信号转换成电信号。磁阻效应包括材料的电阻率随磁场而变化和元件电阻值随磁场而变化两种现象。前者称磁电阻率效应或物理磁阻效应，后者称为磁电阻效应或几何磁阻效应。

磁场作用在导体上的各种物理效应(霍耳效应、磁阻效应)早在1879～1883年间在金属中就发现了，但因效应不显著，长期以来未得到广泛应用。半导体出现后，在20世纪50年代后半期开发了高迁移率的新型化合物半导体材料，如锑化铟(InSb)等，也促进了霍耳器件和磁阻器件的研究、开发和应用。

磁敏电阻材料主要是电子迁移率大的半导体材料，还有铁镍钴合金。常用的半导体有InSb(或InSb-NiSb共晶材料)、砷化铟(InAs)和砷化镓(GaAs)等材料，一般用N型。高纯度InSb和InAs的电子迁移率分别为5.6～6.5 m/(V·s)和2.0～2.5m/(V·s)。InSb的禁带宽度小，受温度影响大。GaAs的禁带宽度大，电子迁移率也相当大[0.8 m/(V·s)]，受温度影响小，且灵敏度也高。镍钴合金和镍铁合金的电阻温度系数小，性能稳定，灵敏度高，且具有方向性，可制作强磁性磁阻器件，用于磁阻的检测等方面。用半导体材料制作的磁敏电阻器、无触点电位器、模拟运算器和磁传感器等应用于测量、计算机、无线电和自动控制等方面。半导体InSb-NiSb磁敏电阻器用于磁场、电流、位移和功率测量及模拟运算器等方面，其阻值为10Ω～1kΩ，相对灵敏度6～18 (B=1 T)，温度系数-2.9%～0.09% (1/℃) (B=1 T)，极限工作频率1～10 MHz。在测量小于0.01T的弱磁场时，必须附加以偏置磁场才能进行。Ni-Co薄膜磁敏电阻器主要用于探测磁场方向、磁带位置检测、测量和控制转速或速度以及无触点开关等方面。阻值有1、10、250kΩ，相对灵敏度2%以上(3×10T下)，温度系数3000±500×10(1/℃)，感应磁场3×10T以上，工作温度-55～150℃。在检测磁场反转或可逆磁场以下的磁信号时，也应采用偏置磁场。

磁敏电阻材料的发展与半导体材料的开发密切相关。发展趋势是：开发高准确度、高灵敏度、低噪声、高稳定性和可靠性以及多功能的磁敏器件与材料;研制非金属和金属化合物半导体、固溶体半导体、共晶体和共晶薄膜磁敏材料。

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