巨磁電阻（GMR）磁場傳感器的工作原理
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磁電阻（GMR）效應是1988年發現的一種磁致電阻效應，由于相對于傳統的磁電阻效應大一個數量級以上，因此名為巨磁電阻(Giant Magnetoresistanc)，簡稱GMR。

1. 巨磁電阻（GMR）原理，見圖一。

巨磁電阻（GMR）效應來自于載流電子的不同自旋狀態與磁場的作用不同，因而導致的電阻值的變化。這種效應只有在納米尺度的薄膜結構中才能觀測出來。賦以特殊的結構設計這種效應還可以調整以適應各種不同的性能需要。

反鐵磁耦合時（外加磁場為0）處于高阻態的導電輸出特性，電阻：R1/2

外加磁場使該磁性多層薄膜處于飽和狀態時（相鄰磁性層磁矩平行分布），而電阻處于低阻態的導電輸出特性，電阻：R2*R3/（R2+R3），R2>R1>R3
圖1、利用兩流模型來解釋GMR的機制
2. 巨磁電阻（GMR）傳感器原理，見圖二。

巨磁電阻（GMR）傳感器將四個巨磁電阻（GMR）構成惠斯登電橋結構，該結構可以減少外界環境對傳感器輸出穩定性的影響，增加傳感器靈敏度。工作時圖中“電流輸入端”接5V~20V的穩壓電壓，“輸出端”在外磁場作用下即輸出電壓信號。

圖2（1）：惠斯凳電橋在磁場傳感器應用中的原理

圖2（2）：惠斯凳電橋中R1和R2在外加磁場作用下的變化情況
3. 巨磁電阻（GMR）傳感器性能，見圖三，表一。

圖三所示為巨磁電阻（GMR）傳感器在外場中的性能曲線，表明該傳感器在±200Oe的磁場范圍類有較好的線性。

圖3：巨磁電阻（GMR）在外加磁場下的性能曲線
表一各公司巨磁電阻（GMR）傳感器性能對照

4.產品使用說明

a . 巨磁電阻（GMR）傳感器作為一種有源器件，其工作必須提供5~20V的直流電源。而且該電源的穩定性直接影響傳感器的測試精度，因此要求以穩壓電源提供；使用中也應避免過電壓供電；

b .巨磁電阻（GMR）傳感器作為一種高精度的磁敏傳感器，對使用磁環境也有一定的要求，其型號選用應根據使用環境的磁場大小來決定；

c. 巨磁電阻（GMR）傳感器對磁場的靈敏度與方向有關。其外形結構上標注的敏感軸為傳感器對磁場最為靈敏的方向，

參見圖四。當不平行時，靈敏度降低，其關系為

Sθ=S0COSθ

其中Sθ為磁場方向與傳感器敏感軸間的夾角為θ時的靈敏度，S0為磁場方向與傳感器敏感軸平行時的靈敏度。