什么是磁致电阻磁头

什么是磁致电阻磁头

　　磁阻磁头是基于“磁阻效应”的，磁阻效应是指，当磁性材料处于一个外部磁场中时，如果磁场的方向和磁性材料中电流的方向不同，那么该磁性材料的电阻会随着施加于它的磁场的强度而变化，尽管这种变化是十分微弱的。除了磁性材料，半导体材料也具有磁阻效应，半导体材料中的载流子（电子和空穴）运动时会产生磁场，当这个磁场与外界磁场相互作用时会产生“洛伦兹”力，洛伦兹力会使载流子的运动方向发生偏转，使运动路径增长，也就相当于增加了电阻（磁性材料同理）。

　　磁性材料的磁阻效应和半导体材料的磁阻效应在现实中都有应用，硬盘中的磁阻磁头基于的是磁性（铁磁）材料的磁阻效应。

　　磁阻磁头采用多层膜结构，从外向内有：上、下绝缘膜，上、下屏蔽膜，上、下隙缝膜。

　　使它们内部的各膜与上、下绝缘膜和上、下屏蔽膜进行电、磁隔离

　　再往内部就是核心的部分：磁阻效应膜、偏磁膜、噪声抑制膜和两层隔离膜。隔离膜的作用是对磁阻效应膜、偏磁膜和噪声抑制膜进行磁隔离，但很难进行电隔离，因而磁阻效应膜、偏磁膜和噪声抑制膜就组成了一个并联回路，电流通过偏磁膜上的两个电极流入该并联回路中。

　　偏磁膜采用的是软磁材料，噪声抑制膜采用硬磁材料。设法增加这两个膜的电阻，会使更多的电流分流到磁阻效应膜当中，在这里完成主要的磁阻效应。

　　偏磁膜的作用是向磁阻效应膜施加一个方向平行于盘片的“横向偏置磁场”，使磁阻效应膜的响应呈线性，而噪声抑制膜的作用是抑制“巴克豪森”噪声。下面就介绍一下巴克豪森噪声：

　　我们已经知道了磁畴在外界磁场的作用下会发生偏转，当磁场的强度恰好能够使磁畴发生偏转时，我们称之为“临界点”。如果外界磁场处在临界点附近，那么内部的磁畴会很不稳定，时而偏转，时而静止，每次偏转都回产生一系列脉冲电流，这些电流会影响正常的信号读取。如果用探测线圈连接耳机检测这些脉冲电流，会在耳机中听到噪声，巴克豪森在1919年发现了这一现象，故而被称为巴克豪森噪声。

　　噪声抑制膜会向磁阻效应膜施加一个方向垂直于盘片的“纵向偏置磁场”。纵向偏置磁场的强度足以使磁阻效应膜处于“单磁畴”状态，从而抑制了巴克豪森噪声。

　　在读取数据时，电流会持续不断的流经磁阻效应膜，由于磁阻效应所产生的电阻的变化十分微弱，因此流出磁阻效应膜的电流要经过一个信号放大器，以增大电压的浮动范围。

　　到此时，读出的电信号还是线性的，即模拟的，必须将这些信号数字化，数字化的同时通常还会使用“硬盘最大相似性”技术。因为磁阻磁头读出的电信号的强度同时反映了磁场方向和磁通强度两维信息，而真正与数据有关的信息只是磁场方向，硬盘最大相似性技术就是将数字化后的信号和预先存储的信号模型作匹配，判断出这些信号所对应的数据，并推断可能存在的读取错误。

　　磁阻磁头的最大缺点就在于磁阻变化率低，通常不会超过5%，虽然经历了很多次改进，但这个缺点仍然没有彻底解决。之后在92年，科学家们发现了应用“自旋阀”结构的“巨磁阻效应”，它的磁阻变化率在常温下可达40%，因此磁阻磁头被巨磁阻磁头取代也就是顺理成章的了。