手机上的磁性传感技术
作者：AirCity 2019.12.1
[email protected] 本文所有权归作者Aircity所有
1 简介
手机项目上经常用到“霍尔传感器”，用于检测手机皮套是否合上。霍尔传感器是最早用在手机上的磁性传感器，以至于后边发展出来的其他新技术，大家都叫他霍尔。其实按照原理不同，磁性传感器分为四种：霍尔效应传感器、各向异性磁电阻传感器、巨磁电阻传感器和隧道磁电阻传感器。本文介绍着几种传感器的原理。
2 霍尔效应传感器
英文名称是Hall Effect Sensor，我们在高中物理中就接触过霍尔原理，如下图，一个金属板放置在磁场中，B是磁场方向，在金属板上通电流I，在金属板上能测量到电压VH。早期的手机磁性传感器都是基于霍尔原理制成。
3 各项异性磁阻传感器
英文名是Anisotropic Magneto Resistanc Sensor，简称AMR。各向异性磁阻传感器是将铁镍合金薄膜沉积在硅基底上构成的，沉积的时候薄膜以条带的形式排布，形成一个平面的线阵以增加磁阻的感知磁场的面积。当外部磁场加到这样的铁磁性薄膜上的时候，磁轴旋转，改变空间取向，这样使得薄膜条带构成的线阵的表观电阻发生改变，进而与电流的角度Θ发生变化；R(Θ)=Rmin+（Rmax-Rmin）*(cosΘ)∧2;电流与磁化方向垂直是电阻最小，平行时最大；
4 巨磁电阻传感器
英文名称是Giant Magneto Resistance Sensor，简称GMR；巨磁阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。
巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance）是一种量子力学和凝聚态物理学现象，磁阻效应的一种，可以在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中观察到。这种结构物质的电阻值与铁磁性材料薄膜层的磁化方向有关，两层磁性材料磁化方向相反情况下的电阻值，明显大于磁化方向相同时的电阻值，电阻在很弱的外加磁场下具有很大的变化量。巨磁阻效应被成功地运用在硬盘生产上，具有重要的商业应用价值。
5 隧道磁电阻传感器
英文名称是Tunneling Magneto Resistance Sensor，简称TMR。铁磁薄片的磁化方向可以在外磁场的控制下被独立的切换。如果极化方向平行，那么电子隧穿过绝缘层的可能性会更大，其宏观表现为电阻小；如果极化方向反平行，那么电子隧穿过绝缘层的可能性较小，其宏观表现是电阻极大。因此，这种结可以在两种电阻状态中切换，即高阻态和低阻态。
6 几种传感器的区别
