1.4.4. Магниторезисторы
Магниторезистором называется полупроводниковый переменный резистор, увеличивающий сопротивление под действием магнитного поля вследствие магниторезистивного (гальваномагнитного) эффекта.
Магниторезистивный эффект заключается в том, что при протекании электрического тока вдоль пластины полупроводника, помещенной во внешнее поперечное магнитное поле, происходит искривление траектории носителей зарядов вследствие действия отклоняющей силы Лоренца, что приводит к удлинению пути, проходимого носителями между электродами, к которым приложено внешнее электрическое поле, что эквивалентно возрастанию удельного сопротивления полупроводника.
Конструктивно магниторезистор представляет собой нанесенную на ферромагнитную изолированную подложку зигзагообразную дорожку малой ширины из полупроводника с высокой подвижностью носителей зарядов (например, ZnSb, 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)
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 % / 0 С.
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 и
ТКR) – от 0,02 до 2
% / К-1, мощность рассеивания
(до 0,25 Вт). Важнейшей характеристикой
магниторезистора является зависимость
,
рис. 60,б.
Магниторезисторы применяются преимущественно в измерительной технике; для измерения магнитной индукции, мощности, в качестве анализатора гармоник. Магниторезисторы находят применение также в схемах удвоения частоты, преобразователей постоянного тока в переменный, в схемах усилителей и генераторов.
Магниторезисторы применяются также в качестве чувствительных элементов бесконтактных переключателей, датчиков линейных перемещений, бесконтактных потенциометров и во многих других областях электронной техники.
В отличие от обычных резисторов, магниторезисторы имеют практически неограниченный срок службы (отсутствие подвижного контакта исключает механический износ резистора), отличается плавностью изменения сопротивления, отсутствием шумов, свойственных переменным резисторам с подвижным контактам.