簡介

巨磁阻抗效應(GMI是指軟磁性導線在通入高頻交流電流時,其阻抗會因外加磁場而產生顯著變化的現象。在高頻下,導線會產生 皮膚效應(skin effect),電流只集中在靠近表面的區域。皮膚深度 δ 取決於材料的磁導率 μ 與導電率 σ 

其中 :  為導線周圍繞向(circumferential)方向的磁導率σ為導電率。

軟磁材料磁導率 μ(H) 對外加磁場非常敏感,因此當磁場變化時,皮膚深度 δ 會明顯改變,使導線內的電流分布發生變化,進而造成阻抗 Z(H) 的大幅變動。GMI 導線因此能產生巨大的阻抗差異(ΔZ),具有高靈敏度。由於其對弱磁場極為敏感,GMI 導線廣泛應用於高靈敏磁感測器、地磁量測以及旋轉元件監測等領域。一個典型的 GMI 效應範例如圖所示

GMI 效應示意圖

阻抗 隨外加磁場 產生的相對變化量,即定義為巨磁阻抗(GMI)效應,其表達式為

原理

GMI 效應是軟磁性導體中,由於磁場改變磁導率 μ,使交流電的皮膚深度 δ 產生劇烈變化,進而導致導體的交流阻抗 Z 產生巨大變化的磁電耦合現象。

直流外加磁場對皮膚深度與可逆磁導率的依賴關係[PMS(2008)323]

紅線: 可逆磁導率  藍線:皮膚深度

              

皮膚效應示意圖[PMS(2008)323]

時,電流集中在外層(強皮膚效應), 增加,電流深入更靠內部。

量測架構  

GMI效應的量測示意圖[JSNM(2016)2599]

參考文獻

A. Amirabadizadeh,M. R. Rasouli,R. Sarhaddi, and R. Mardani,The Effect of Crossed Configuration on Giant Magneto-Impedance Properties of Cobalt-Based Amorphous Wires , Journal of Superconductivity and Novel Magnetism (2016) 2599

https://www.researchgate.net/publication/303816951_The_Effect_of_Crossed_Configuration_on_Giant_Magneto-Impedance_Properties_of_Cobalt-Based_Amorphous_Wires

Manh-Huong Phan,Hua-Xin Peng.Giant magnetoimpedance materials: Fundamentals and applications, Progress in Materials ScienceVolume (2008) 323

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642507000576?via%3Dihub