Magnetowiderstand - Definition
Magnetowiderstand - Definition
Der Magnetowiderstand ist ein physikalisches Phänomen, bei dem sich der elektrische Widerstand eines leitenden Materials unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes ändert. Dieser Effekt tritt bei einigen Metallen, Halbleitern und magnetischen Materialien auf und ist auf eine Änderung der Bewegungsbahn von Leitungselektronen zurückzuführen, die sich in Gegenwart eines Magnetfelds auf gekrümmten Bahnen bewegen und so den effektiven Diffusionsweg vergrößern.
Das Phänomen des Magnetowiderstands wurde erstmals bei Metallen beobachtet, bei denen das Anlegen eines Feldes senkrecht zur Stromflussrichtung eine Erhöhung des elektrischen Widerstands bewirkt. Seine Intensität hängt von der Geometrie der Probe, der Feldstärke und den elektronischen Eigenschaften des Materials ab. Klassisch wird der Magnetowiderstand als Ergebnis der Lorentz-Kraft beschrieben, die die Bahnen der Ladungsträger krümmt, was zu einer Erhöhung ihrer Verlustleistung führt.
In der Technik werden verschiedene Varianten des Magnetowiderstands verwendet, darunter der anisotrope Magnetowiderstand (AMR), der in ferromagnetischen Dünnschichtmaterialien auftritt, und der gigantische Magnetowiderstand (GMR), dessen Entdeckung die magnetische Aufzeichnungstechnik revolutioniert hat. Bei GMR sind die Widerstandsänderungen viel größer und hängen von der relativen Ausrichtung der magnetischen Momente benachbarter Schichten ab, was die Entwicklung von Präzisionsfeldsensoren und modernen Datenausleseköpfen ermöglicht hat.
Das Phänomen des Magnetowiderstands wird unter anderem in Positionssensoren, Encodern, Geschwindigkeitsmessgeräten und MRAMs genutzt, wo die Widerstandsänderung eine binäre Darstellung von Daten ermöglicht. Aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber dem Magnetfeld und ihrer geringen Größe finden magnetoresistive Messstrukturen Anwendung in Mikrosystemen und in der Unterhaltungselektronik. Die Erforschung neuer magnetoresistiver Materialien umfasst auch Quantenphänomene und führt zur Entwicklung von Spintronik und Hybridschaltungen der nächsten Generation.
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