什么是磁致電阻磁頭

什么是磁致電阻磁頭

　　磁阻磁頭是基于“磁阻效應”的，磁阻效應是指，當磁性材料處于一個(gè)外部磁場(chǎng)中時(shí)，如果磁場(chǎng)的方向和磁性材料中電流的方向不同，那么該磁性材料的電阻會(huì )隨著(zhù)施加于它的磁場(chǎng)的強度而變化，盡管這種變化是十分微弱的。除了磁性材料，半導體材料也具有磁阻效應，半導體材料中的載流子（電子和空穴）運動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，當這個(gè)磁場(chǎng)與外界磁場(chǎng)相互作用時(shí)會(huì )產(chǎn)生“洛倫茲”力，洛倫茲力會(huì )使載流子的運動(dòng)方向發(fā)生偏轉，使運動(dòng)路徑增長(cháng)，也就相當于增加了電阻（磁性材料同理）。

　　磁性材料的磁阻效應和半導體材料的磁阻效應在現實(shí)中都有應用，硬盤(pán)中的磁阻磁頭基于的是磁性（鐵磁）材料的磁阻效應。

　　磁阻磁頭采用多層膜結構，從外向內有：上、下絕緣膜，上、下屏蔽膜，上、下隙縫膜。

　　使它們內部的各膜與上、下絕緣膜和上、下屏蔽膜進(jìn)行電、磁隔離

　　再往內部就是核心的部分：磁阻效應膜、偏磁膜、噪聲抑制膜和兩層隔離膜。隔離膜的作用是對磁阻效應膜、偏磁膜和噪聲抑制膜進(jìn)行磁隔離，但很難進(jìn)行電隔離，因而磁阻效應膜、偏磁膜和噪聲抑制膜就組成了一個(gè)并聯(lián)回路，電流通過(guò)偏磁膜上的兩個(gè)電極流入該并聯(lián)回路中。

　　偏磁膜采用的是軟磁材料，噪聲抑制膜采用硬磁材料。設法增加這兩個(gè)膜的電阻，會(huì )使更多的電流分流到磁阻效應膜當中，在這里完成主要的磁阻效應。

　　偏磁膜的作用是向磁阻效應膜施加一個(gè)方向平行于盤(pán)片的“橫向偏置磁場(chǎng)”，使磁阻效應膜的響應呈線(xiàn)性，而噪聲抑制膜的作用是抑制“巴克豪森”噪聲。下面就介紹一下巴克豪森噪聲：

　　我們已經(jīng)知道了磁疇在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì )發(fā)生偏轉，當磁場(chǎng)的強度恰好能夠使磁疇發(fā)生偏轉時(shí)，我們稱(chēng)之為“臨界點(diǎn)”。如果外界磁場(chǎng)處在臨界點(diǎn)附近，那么內部的磁疇會(huì )很不穩定，時(shí)而偏轉，時(shí)而靜止，每次偏轉都回產(chǎn)生一系列脈沖電流，這些電流會(huì )影響正常的信號讀取。如果用探測線(xiàn)圈連接耳機檢測這些脈沖電流，會(huì )在耳機中聽(tīng)到噪聲，巴克豪森在1919年發(fā)現了這一現象，故而被稱(chēng)為巴克豪森噪聲。

　　噪聲抑制膜會(huì )向磁阻效應膜施加一個(gè)方向垂直于盤(pán)片的“縱向偏置磁場(chǎng)”�？v向偏置磁場(chǎng)的強度足以使磁阻效應膜處于“單磁疇”狀態(tài)，從而抑制了巴克豪森噪聲。

　　在讀取數據時(shí)，電流會(huì )持續不斷的流經(jīng)磁阻效應膜，由于磁阻效應所產(chǎn)生的電阻的變化十分微弱，因此流出磁阻效應膜的電流要經(jīng)過(guò)一個(gè)信號放大器，以增大電壓的浮動(dòng)范圍。

　　到此時(shí)，讀出的電信號還是線(xiàn)性的，即模擬的，必須將這些信號數字化，數字化的同時(shí)通常還會(huì )使用“硬盤(pán)最大相似性”技術(shù)。因為磁阻磁頭讀出的電信號的強度同時(shí)反映了磁場(chǎng)方向和磁通強度兩維信息，而真正與數據有關(guān)的信息只是磁場(chǎng)方向，硬盤(pán)最大相似性技術(shù)就是將數字化后的信號和預先存儲的信號模型作匹配，判斷出這些信號所對應的數據，并推斷可能存在的讀取錯誤。

　　磁阻磁頭的最大缺點(diǎn)就在于磁阻變化率低，通常不會(huì )超過(guò)5%，雖然經(jīng)歷了很多次改進(jìn)，但這個(gè)缺點(diǎn)仍然沒(méi)有徹底解決。之后在92年，科學(xué)家們發(fā)現了應用“自旋閥”結構的“巨磁阻效應”，它的磁阻變化率在常溫下可達40%，因此磁阻磁頭被巨磁阻磁頭取代也就是順理成章的了。