巨磁电阻传感器的基本原理

　　磁电阻（GMR）效应是1988年发现的一种磁致电阻效应，由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上，因此名为巨磁电阻（Giant Magnetoresistanc），简称GMR。

　　对于物质磁电阻特性的研究由来已久，早在20世纪40年代人们就发现了磁电阻效应。所谓磁电阻是指导体在磁场中电阻的变化，通常用电阻变化率Δr/r描述。研究发现，一般金属导体的Δr/r很小，只有约10-5%；对于磁性金属或合金材料（例如坡莫合金），Δr/r可达（3~5）%。所谓巨磁电阻（GMR）效应，是指某些磁性或合金材料的磁电阻在一定磁场作用下急剧减小，而Δr/r急剧增大的特性，一般增大的幅度比通常的磁性与合金材料的磁电阻约高10倍。利用这一效应制成的传感器称为GMR传感器。

　　所谓磁电阻是指导体在磁场中电阻的变化。人们*早于1856年发现了铁磁多晶体的各相异性磁电阻效应，但由于科学发展水平及技术条件的局限，数值不大的各向异性磁电阻效应并未引起人们太多关注。直到1988年，法国和德国科学家相继发现（Fe/Cr）多层膜的磁电阻效应比坡莫合金的各相异性磁电阻效应约大一个数量级，立即引起了全世界的轰动，该发现也使得他们获得了2007年的诺贝尔物理奖。

　　目前，对于磁性多层膜材料的巨磁阻效应，通常用二流体模型进行定性解释，其基本原理如下图所示。

　　（a）反铁磁耦合时电阻处于高阻态的输运特性 （b） 外加磁场作用下电阻处于低阻态的输运特性

　　二流体模型中，铁磁金属中的电流由自旋向上和向下的电子分别传输，自旋磁矩方向与区域磁化方向平行的传导电子所受的散射小，因而电阻率低。当磁性多层膜相邻磁层的磁矩反铁磁耦合时，自旋向上、向下的传导电子在传输过程中分别接受周期性的强、弱散射，因而均表现为高阻态Ra；当多层膜中的相邻磁层在外加磁场作用下趋于平行时，自旋向上的传导电子受到较弱的散射作用，构成了低阻通道Rc，而自旋向下的传导电子则因受到强烈的散射作用形成高阻通道Rb，因一半电子处于低阻通道，所以此时的磁性多层膜表现为低阻状态。这就是磁性多层膜巨磁电阻效应的起因。

　　而典型的巨磁电阻传感器由四个阻值相同的电阻构成惠斯通电桥结构，如图2所示。R1和R3由高导磁率的材料（坡莫合金层）覆盖屏蔽，对外磁场无响应，电阻R2和R4则受外部磁场变化影响。

　　（c） 典型的巨磁电阻传感器结构示意图

　　采用电桥结构的目的是能够更加灵敏地反映出电阻的变化，也就能够更加灵敏地反引出磁场的变化。

　　巨磁阻传感器发展前景

　　人类利用电子的荷电性在半导体芯片上创造了今天的信息时代，自旋极化输运给人类带来的也许又是一片广阔的天地。磁电子学给予人类以梦想和希望， 同时也给予我们更多、更大的挑战。事实上人类对于自旋极化输运的了解还处于一个非常肤浅的阶段，对新出现的新现象、新效应的理解基本上还是一种“拼凑式” 的、半经典的唯象理论。作为磁学和微电子学的交叉学科，磁电子学将无论在基础研究还是在应用开发上都将是凝聚态物理学工作者和电子工程技术人员大显身手的 新领域。GMR效应是磁电子学的主要内容之一，是一项方兴未艾的事业，其发展必定带来人类技术文明的进一步发展。由GMR效应作成的实用器件对电子信息的 贡献是不言而喻的。

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2023-2028巨磁阻传感器行业市场深度调研及投资前景预测分析报告

巨磁阻传感器（GMR传感器）市场规模不断扩大 全球布局企业数量众多

　　巨磁阻传感器，又称GMR传感器，是指一种基于巨磁电阻效应的传感器。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。

　　巨磁阻传感器可应用于电子、汽车、工业、计算机、微电子、生物技术、航空航天、国防军工等领域，是一种新型传感技术。与传统霍尔传感器相比，巨磁阻传感器能够在更大气隙下保证高灵敏度和高一致性，有着体积小、成本低、抗噪声能力强、工作温限宽、稳定性好、灵敏度高、响应速度快、相位精度高等优点。

　　巨磁阻传感器应用领域广泛，在汽车领域，其可用于变速箱、凸轮、ABS、曲轴等零部件的速度与位置检测场景；在计算机领域，其可用于计算机硬盘的读取磁头开发与制造场景，起到加快磁头读写速度、提高磁盘记录密度作用；在医疗领域，其可用于医学诊断中的心脏与脑部磁场测量场景；在航空航天领域，其可用于飞机与航天器的姿势、位置检测与控制场景。

　　根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年巨磁阻传感器（GMR传感器）行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》 显示，近年来，伴随着下游市场快速发展，巨磁阻传感器市场需求不断增加、规模不断扩大。2022年全球巨磁阻传感器市场规模已达2.4亿美元，同比增长7.8%。

　　全球范围内，巨磁阻传感器生产企业主要有美国Allegro MicroSystems、美国NVE、德国英飞凌、德国博世集团、德国Sensitec GmbH、日本雅马哈、日本Alps Alpin等国际企业以及江苏奥力威传感高科、南方电网电力科技、中科芯未来微电子、天津航空机电、无锡凌博电子、安徽诗昂电器等中国企业。

　　从国内市场来看，当前在全球电子产业向中国转移趋势不断加深以及智能汽车、航空航天等高技术领域快速发展背景下，巨磁阻传感器市场需求不断增加。目前我国已成为全球巨磁阻传感器需求增速最快的国家之一，在此背景下，本土企业纷纷入局市场，加大相关产品研发力度，国内巨磁阻传感器市场国产替代进程正持续提速。

　　新思界产业分析 人员表示，巨磁阻传感器是一类新型传感器件，在汽车、工业、医疗、航空航天等领域均有着广阔应用空间。近年来，随着下游市场快速发展，全球巨磁阻传感器市场规模正不断扩大，行业展现出良好发展前景。目前全球已有众多企业布局巨磁阻传感器市场，受技术限制，我国企业在全球市场竞争中仍处于弱势地位，未来还需持续提升技术水平，促进国内市场国产替代进程不断加快。

2023-2028年巨磁阻传感器（GMR传感器）行业市场深度调研及投资前景预测分析报告

报告供应：新思界

报告目录

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二、巨磁阻传感器（GMR传感器）行业产品的差异化发展趋势第七节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业规模效应第八节 学习和经验效应第九节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业盈利水平第二章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业生产分析 第一节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业总体生产规模第二节 巨磁阻传感器（GMR传感器）产业集群分析第三节 巨磁阻传感器（GMR传感器）优势企业的产品策略第四节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业生产所面临的问题第五节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业产量变化趋势第三章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业市场分析 第一节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业市场规模第二节 市场潜力分析第三节 行业市场集中度第四节 终端市场分析第五节 区域市场分析第四章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业产品价格分析 第一节 价格弹性分析第二节 价格与成本的关系第三节 主要品牌及产品价位分析第四节 主要企业的价格策略第五节 价格在巨磁阻传感器（GMR传感器）行业竞争中的重要性第六节 低价策略与品牌战略第五章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业竞争分析 第一节 竞争分析理论基础第二节 行业内企业与品牌数量第三节 竞争格局第四节 竞争组群第五节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业竞争趋势第六节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业竞争策略分析第六章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业进出口分析 第一节 出口分析一、我国巨磁阻传感器（GMR传感器）行业出口量及增长情况二、巨磁阻传感器（GMR传感器）行业主要海外市场分布状况三、经营海外市场的主要巨磁阻传感器（GMR传感器）品牌分析第二节 进口分析一、我国巨磁阻传感器（GMR传感器）行业进口量及增长情况二、巨磁阻传感器（GMR传感器）行业进口产品主要品牌分析第七章 巨磁阻传感器（GMR传感器）上游行业分析 第一节 上游行业发展状况第二节 上游行业市场集中度第三节 上游行业发展趋势第四节 上游行业市场动态及对巨磁阻传感器（GMR传感器）x的影响分析第八章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业用户分析 第一节 用户认知程度第二节 用户关注因素一、功能二、产品质量三、价格四、产品设计第三节 用户其它特性第九章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业渠道分析 第一节 渠道对巨磁阻传感器（GMR传感器）行业的影响第二节 渠道格局第三节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业销售渠道要素对比第四节 主要企业渠道策略研究第五节 各区域市场主要代理商情况第十章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业替代品分析 第一节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业替代品种类第二节 替代品对巨磁阻传感器（GMR传感器）行业的影响第三节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业替代品发展趋势第十一章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业互补品分析 第一节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业互补品种类第二节 互补品对巨磁阻传感器（GMR传感器）行业的影响第三节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业互补品发展趋势第十二章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业品牌分析 第一节 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业品牌总体情况第二节 品牌传播第三节 品牌美誉度第四节 代理商对品牌的选择情况第五节 主要城市对巨磁阻传感器（GMR传感器）行业主要品牌的认知水平第六节 广告策略分析第十三章 巨磁阻传感器（GMR传感器）行业主导驱动因素 第一节 国家政策导向第二节 相关行业发展...

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