Магниторезистивные сенсоры.

В магниторезистивных сенсорах используется способность некоторых материалов существенно изменять свою электропроводность в зависимости от направления и напряженности внешнего магнитного поля. Чаще всего применяют структуру, в которой чувствительный элемент состоит из 4 пленочных резисторов из пермаллоя, напыленных на поверхность кремния и соединенных в виде мостовой измерительной схемы. Сверху магниторезистивные пленки защищают тонким слоем нитрида тантала. Рядом формируют миниатюрные плоские пленочные катушки. Когда через одну из них пропускают электрический ток, создаваемое им магнитное поле ориентирует домены пермаллоевых пленок вдоль оси резисторов. Именно в таком состоянии они имеют наибольшую чувствительность. Это делается каждый раз перед началом серии измерений. Через другую катушку при измерениях пропускают постоянный электрический ток, необходимый для компенсации остаточного внешнего магнитного поля, перпендикулярного к плоскости резисторов, и таким образом балансируют измерительную мостовую схему. При появлении измеряемого внешнего магнитного поля происходит разбаланс моста, а выходной сигнал пропорционален магнитной индукции внешнего поля. Все необходимые схемы формируют в том же самом кристалле кремния. Компенсационную катушку используют также для калибровки и для полного балансирования моста. Разность между током балансировки и начальным компенсационным током пропорциональна индукции внешнего магнитного поля. Такая схема обеспечивает высокую линейность измерений, малую их зависимость от температуры и от других помех (например, от наличия поблизости деталей из ферромагнитных материалов).

Кроме " одноосных" магниторезистивных датчиков, чувствительных к магнитному полю одного направления, выпускают также " двухосные" и " трехосные" датчики, в которых 2 или 3 магниторезистивных датчика ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях. Из них изготавливают также современные высоконадежные компасы без магнитной стрелки и вообще без подвижных деталей, а также высокоточные сенсоры направления движения (" датчики курса") для авиационных, морских, автомобильных транспортных средств.

Еще один вид резистивных сенсоров: акусторезистивный эффект – изменение электрического сопротивления вещества при наличии в нем высокочастотной акустической волны. Довольно сложный механизм этого явления может быть понят только на основе квантовомеханических закономерностей. Он связан с образованием, поглощением и рассеянием фононов – квантов высокочастотных механических колебаний кристаллической решетки. Этот эффект позволяет обнаруживать наличие и определять интенсивность ультразвуковых и гиперзвуковых волн, не воспринимаемых человеческим ухом.