GMI效應(yīng)

　　巨磁阻抗效應(yīng)指的磁性材料的交流阻抗隨外磁場(chǎng)的變化而顯著變化的現(xiàn)象。按照巨磁阻抗效應(yīng)的定義，巨磁阻抗效應(yīng)應(yīng)該用磁性材料的阻抗Z隨外磁場(chǎng)Hex的變化曲線Z-Hex來表征。但是由于不同的磁性材料的電阻率相差很大，即使是同種磁性材料制備的樣品的厚度和測(cè)量長(zhǎng)度也無法嚴(yán)格控制，所以通過樣品的Z-Hex曲線無法比較不同樣品的巨磁阻抗效應(yīng)的強(qiáng)弱。因此在研究中采用阻抗的相對(duì)變化值隨外加磁場(chǎng)的變化曲線ΔZ/Z-Hex來表征巨磁阻抗效應(yīng)。

　　目前，對(duì)巨磁阻抗效應(yīng)的定標(biāo)有兩種：一種是采用外加磁場(chǎng)為零時(shí)的阻抗(Hex = 0)作為參考點(diǎn)，但是因?yàn)椴牧系氖４艩顟B(tài)影響阻抗Z(0)的值，所以這個(gè)定義可能不合適；另一種以最大磁場(chǎng)Hmax的阻抗值作為參考點(diǎn)，Hmax的值由實(shí)驗(yàn)設(shè)備確定，因此Hmax也可能受實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制。第二種定義：

　　上式中，Hmax通常是達(dá)到飽和阻抗時(shí)的外磁場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)設(shè)備所能提供的最大磁場(chǎng)。

　　早在六十年前，Harrison等人就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在外加軸向磁場(chǎng)的作用下，鐵磁性細(xì)絲的感抗會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)時(shí)把這種物理現(xiàn)象稱為磁感應(yīng)效應(yīng)。1992年，日本名古屋大學(xué)K. Mohri等人發(fā)現(xiàn)CoFeSiB非晶絲的兩端的感應(yīng)電壓隨著外加直流磁場(chǎng)的增加而急劇下降，當(dāng)時(shí)他們測(cè)量到的電壓是非晶絲感抗部分對(duì)應(yīng)的分量，因此實(shí)際上這種現(xiàn)象是磁電感效應(yīng)。往后的研究表明，鐵磁非晶合金的交流電阻也會(huì)隨外加直流磁場(chǎng)發(fā)生明顯的變化，為與通常所說的磁阻(MR)效應(yīng)區(qū)分，該效應(yīng)被稱為交流磁阻效應(yīng)。1994年巴西的Machado等人在Co70.4Fe4.6Si15B1非晶鐵磁薄帶中觀察到了這種交流磁阻效應(yīng)。K. Mohri等人在綜合考慮了磁電感效應(yīng)和交流磁阻效應(yīng)后，認(rèn)為兩者是同一物理效應(yīng)的不同方面，并把磁性材料通以交變電流時(shí)，在外磁場(chǎng)作用下交流阻抗會(huì)發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象正式命名為巨磁阻抗(GMI)效應(yīng)。

01電流測(cè)量

　　電流測(cè)量在生產(chǎn)科研領(lǐng)域是一個(gè)重要問題，現(xiàn)在有很多的新技術(shù)和新材料都應(yīng)用到電流測(cè)量的裝置上。最常用的電流傳感器有霍爾(Hall)元件電流傳感器、磁通門傳感器,振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)線圈等，但這些傳感器都有一定缺陷。霍爾元件輸出信號(hào)變化小，測(cè)量電流時(shí)還有一定的磁場(chǎng)方向各向異性，適用于中強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量;磁通門和檢測(cè)線圈測(cè)磁場(chǎng)，對(duì)線圈繞制特別精確，信號(hào)處理要求較高，上述傳感器的電路太過復(fù)雜，本較高。

　　目前非晶材料制作工藝的成熟，使得性能穩(wěn)定、高靈敏度、響應(yīng)速度快、非接觸、低成本的磁敏傳感器設(shè)計(jì)成為可能。用這種材料制出的樣品具有很多特點(diǎn)如微型化、磁阻抗效應(yīng)大、靈敏度高、高速響應(yīng)、溫度穩(wěn)定性、低功耗且?guī)缀鯖]有磁滯現(xiàn)象、對(duì)溫度的變化具有相對(duì)穩(wěn)定性、飽和磁致伸縮系數(shù)幾乎為零等。該材料制成的傳感器[6-11]使用交流驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)制、解調(diào)、濾波、振蕩和共振等多種功能?；?b>GMI效應(yīng)的GMI磁傳感器由低磁致伸縮材料和CMOS集成電路構(gòu)成，利用磁性材料的巨磁阻抗效應(yīng)工作的。該傳感器很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)磁敏傳感器存在的不足，這也使得GMI傳感器成為國(guó)內(nèi)外廣泛研究的焦點(diǎn)。GMI磁傳感器不但繼承了傳統(tǒng)磁傳感器的優(yōu)點(diǎn),而且由于它能探測(cè)微弱磁場(chǎng),具有高穩(wěn)定性、高靈敏度、高分辨率、響應(yīng)速度快及低功耗等特點(diǎn)。

02速度檢測(cè)

　　巨磁阻速度傳感器在汽車領(lǐng)域可以用于ABS、變速箱、凸輪和曲軸等速度及位置檢測(cè)。

　　GMI傳感器與傳統(tǒng)的磁電式傳感器相比，具有靈敏度高、響應(yīng)快、無磁滯、非接觸、熱穩(wěn)定性好、體積小等優(yōu)點(diǎn),因此它在高靈敏度微型磁傳感器領(lǐng)域中有著十分誘人的應(yīng)用前景。