Como funciona a detecção magnetorresistiva

A detecção magnetorresistiva: uma técnica de medição sensível e precisa de campos magnéticos usando o efeito magnetorresistivo. Saiba mais neste artigo.

O que é detecção magnetorresistiva?

A detecção magnetorresistiva é uma técnica utilizada para medir campos magnéticos com alta sensibilidade e precisão. É baseada no efeito magnetorresistivo, que consiste na variação da resistência elétrica de certos materiais quando expostos a um campo magnético. Essa variação da resistência é proporcional à intensidade do campo magnético aplicado, permitindo a detecção e quantificação precisa do mesmo.

Esse efeito magnetorresistivo é observado em materiais que apresentam uma anisotropia magnética, ou seja, possuem uma preferência por uma determinada direção de magnetização. Existem dois tipos principais de efeito magnetorresistivo: o efeito magnetorresistivo de camada única (AMR) e o efeito magnetorresistivo gigante (GMR).

Efeito Magnetorresistivo de Camada Única (AMR)

O efeito magnetorresistivo de camada única, também conhecido como efeito magnetorresistivo anisotrópico (AMR), ocorre em materiais que apresentam uma mudança na resistência elétrica quando o campo magnético é aplicado em diferentes direções em relação à corrente elétrica. Esse efeito é observado em materiais como níquel (Ni), cobalto (Co) e ligas de ferro (Fe).

No AMR, a resistência elétrica do material varia de acordo com o ângulo entre a direção do campo magnético e a direção preferencial de magnetização do material. Quando o campo magnético está alinhado com a direção preferencial, a resistência é mínima. À medida que o ângulo entre o campo magnético e a direção preferencial aumenta, a resistência aumenta.

Esse comportamento é devido à diferença na mobilidade dos elétrons em diferentes direções na estrutura cristalina do material. Em algumas direções, a mobilidade é maior, o que resulta em uma resistência elétrica menor. Em outras direções, a mobilidade é menor, levando a uma resistência elétrica maior.

Efeito Magnetorresistivo Gigante (GMR)

O efeito magnetorresistivo gigante (GMR) é um fenômeno mais avançado que o AMR e é baseado na interação entre camadas magnéticas e não magnéticas em um dispositivo conhecido como junção de magnetorresistência gigante. Essa junção é composta por duas camadas ferromagnéticas separadas por uma camada não magnética.

No GMR, a resistência elétrica do dispositivo varia quando um campo magnético é aplicado. Especificamente, quando as magnetizações das camadas ferromagnéticas estão alinhadas paralelamente, a resistência é menor, em um estado chamado de baixa resistência. Quando as magnetizações estão antiparalelas, a resistência é maior, em um estado chamado de alta resistência.

Esse efeito é resultado do espalhamento eletrônico que ocorre nas interfaces entre as camadas magnéticas e não magnéticas. Quando as magnetizações estão alinhadas paralelamente, o espalhamento eletrônico é menor, resultando em menor resistência. Já quando as magnetizações estão antiparalelas, o espalhamento eletrônico é maior, levando a uma resistência maior.

O GMR é amplamente utilizado em tecnologias de armazenamento de dados, como discos rígidos e leitores de cartão magnético, devido à sua alta sensibilidade ao campo magnético. Além disso, essa técnica também é empregada em sensores magnéticos de alta precisão, como bússolas eletrônicas e dispositivos biomédicos.

Em resumo, a detecção magnetorresistiva é uma técnica que aproveita os efeitos magnetorresistivos, como o AMR e o GMR, para medir e quantificar campos magnéticos com alta sensibilidade e precisão. Essa tecnologia desempenha um papel fundamental em diversas aplicações, desde o armazenamento de dados até a instrumentação científica e médica.