Опір провідного каналу при наявності носіїв заряду двох знаків визначається виразом
де е - заряд електрона; п і ип - відповідно середня концентрація і рухливість електронів (аніонів); р і up - середня концентрація і рухливість дірок (катіонів); l і S - відповідно довжина і перетин провідного каналу.
При впливі на канал магнітного поля змінюється його електричний со-опір внаслідок зміни рухливості носіїв заряду, їх середньої кон-центрації і зміни співвідношення розмірів провідного каналу. Магніторезистивний ефект можна спостерігати в чистих металах, в напівпровідниках, а також в електролітах.
До магніторезистивним перетворювачів відносяться Магніторезістори, магнітодіоди, біполярні магнітотранзисторах, гальваномагніторекомбінаціонние пре-просвітників і польові магнітотріоди. В даний час для створення засобів вимірювань практичне застосування знайшли Магніторезістори і гальваномагніторекомбінаціонние перетворювачі. Решта типів магніторезистивних перетворювачів, за винятком магнітодіодов, знаходяться ще в стадії розвитку. Магнітодіоди застосовуються головним чином в якості безконтактних змінних резисторів.
Магніторезістори є гальваномагнітних перетворювачі (ГМП), зміна опору яких обумовлено зміною рухливості носіїв заряду. Під дією магнітного поля траєкторії носіїв Іскра-ляють, внаслідок чого швидкість їх руху в напрямку електричного поля зменшується. Рівняння перетворення Магніторезістори має вигляд RB =, де # 956; - рухливість; RB = 0 - опору-тивление перетворювача при В = 0; А - магніторезистивний коефіцієнт, за-висить від властивостей матеріалу і форми перетворювача; т - показник ступеня, рівний 2 в слабких магнітних полях (В≤ 0,2 ÷ 0,5 Тл), для яких верб ≤ 1, і рівний 1 в сильних магнітних полях, для яких верб ≥ 1.
Як видно з рис. 9-6, а функція перетворення Магніторезістори є парною, тому як в постійному магнітному полі будь-якої полярності, так і в пере-менном магнітному полі їх опір збільшується. Максимум збільшення опору при даному значенні магнітної індукції має місце, якщо кут між вектором магнітної індукції і віссю спрямованості Магніторезістори дорівнює 0 або 180 °.
Перші Магніторезістори виконувалися з вісмуту (вісмутові спіралі). В на-варте час Магніторезістори виготовляються з напівпровідникових матеріалів групи A III B V - антімоніда індію (InSb), арсеніду індію (InAs) і ін. В яких сильно проявляється магніторезистивний ефект внаслідок великої рухливості носіїв заряду.
Магніторезистивний коефіцієнт А залежить від форми Магніторезістори. Чим менше відношення довжини резистора до площі його перетину, тим більше коефі-цієнт A. В цьому відношенні оптимальна конструкція у вигляді диска Корбіно (ріс.9.30, б),
Недоліком Магніторезістори у вигляді дисків Корбіно і коротких прямокутних пластинок є їх мале початкове опір. Для збільшення цього опору Магніторезістори виконуються у вигляді ряду коротких напівпровідникових резисторів, з'єднаних послідовно проводять шарами (растрами) (рис. 9.6, в). Це дозволяє створювати Магніторезістори з опором кілька кіло при збереженні великого значення коефіцієнта A.
Останнім часом Магніторезістори виконують з евтектичного сплаву, в якому методом спрямованої кристалізації утворюються тонкі (d = 1 мкм) голки з антімоніда нікелю (NiSb), які рівномірно розташовуються паралельно один до одного на відстані 20-400 мкм в товщі полупро-водника. Оскільки питома провідність NiSb на 2-3 порядки більше, ніж у InSb, то ці голки виконують роль провідних растров високоомних Магніторезістори.
Основними метрологічними характеристиками Магніторезістори є початковий опір R0. яке лежить в межах від часток ома до десятків ки-лоом, і магніторезистивні чутливість sb = dR / dB. Зазвичай для характери-стики магніторезистивних перетворювачів використовують залежно # 8710; RB / # 8710; R0 = F (В), де # 8710; RB = RB - R0. На рис. 9.31 показано сімейство таких залежностей для чотирьох Магніторезістори, що відрізняються відношенням довжини резистора до площі його перетину. Найбільшу чутливість має Магніторезістори у вигляді диска Корбіно (крива 4). Струм живлення Магніторезістори, що знаходиться в магнітному полі з індукцією B1 повинен вибиратися значно менше початкового допустимого струму I0 (при В = 0), зазначених вище в таблицях. Значення допустимого струму IB1 визначаться по формулі IB1 =. Початковий струм I0 різних типів Магніторезістори лежить в діапазоні 1-100 мА. Робочий діапазон температур Магніторезістори становить від -271 до +327 ° С. Для роботи при низьких температурах дуже перспективні Магніторезістори з антімоніда індію.
Температурний коефіцієнт опору Магніторезістори (ТКС) залежить від складу матеріалу, магнітної індукції і температури. Чим більше чутливість Магніторезістори, тим більше його ТКС. Значення ТКС різних типів Магніторезістори мають межі 0,0002-0,012 К -1.
Частотні характеристики Магніторезістори в основному визначаються Міжелектродні ємностями. У дисків Корбіно частотна похибка менше, ніж у прямокутних перетворювачів, для яких при зміні частоти від 0 до 10 МГц магніторезистивну чутливість зменшується на 5 - 10%.
Магніторезистивні перетворювачі знаходять застосування в якості безконтактних змінних резисторів і дільників напруги з плавно регульованим коефіцієнтом ділення, модуляторів малих постійних струмів і напруг, використовуються для створення Тесламетр для роботи при наднизьких температурах і датчиків для вимірювання ряду неелектричних величин, легко перетворюються в зміна магнітної індукції, і безконтактного вимірювання струмів [8].
Магнітодіоди є діоди з несиметричним
р-п-переходу, в якому під дією магнітного поля зменшується рухливість і концентрація носіїв зарядів, внаслідок чого збільшується пряме опір перехо-та й при заданому струмі збільшується па-дення напруги на p-n-переході. Характеристики випускаються магнітодіодов наведені в табл.9.6. Допустима потужність для всіх наведених у таблиці 9.6 діодів становить 0,2 Вт при температурі навколишнього середовища # 920; окр = 25 ° С, допустимий діапазон температур від -60 до +85 ° С, частотний діапазон по електричному і магнітному полях 0-1 кГц.
Очевидною перевагою магнітодіодов є їх висока чутливість, проте поки метрологічні характеристики магнітодіодов, такі, як нелінійність і розкид характеристик, чутливість до температури, труднощі орієнтації в магнітному полі, ускладнюють їх застосування для вимірювання параметрів магнітних полів. Магнітодіоди застосовуються в якості безконтактних потенціометрів, перемикачів і реле.