磁阻感應器的應用

磁阻感應器 (MRS; Magnetoresistive Sensor) 是利用自旋電子學 (spintronics) 原理所做成的感應元件。它的結構為包含鐵磁 (ferromagnetic) 物質的多層膜結構。它感應的對象為外在磁場。因外在磁場的方向變化，流過磁阻感應器的電流會經歷大小不等的電阻，這也是它命名的原因。磁阻感應器輸出的訊號可以是類比的或數位的。

磁阻感應器的工作原理種類包括自旋霍爾效應 (Spin Hall Effect)、各向異性磁阻 (AMR; Anisotropic Magnetoresistance)、巨磁阻 (GMR; Giant Magnetoresistance)、穿隧磁阻 (TMR; Tunnel Magnetoresistance)，各有其工作特性。由於其多層膜結構與現代半導體製程相容性極高，可以輕易被整合入積體電路。特別是穿隧磁阻，現在已被納入自旋轉矩移轉隨機存取記憶體 (STT RAM; Spin Torque Transfer Random Access Memory) 之中，預計於 2017年前會先以嵌入式 DRAM市場。未來將有機會跨入非揮發性記體甚至邏輯線路。也就是說未來半導體的元件將大量整合入自旋電子學的元件，成為積體電路的核心技術。

磁阻感應器首先於 1996 年以 GMR 的技術被大量應用於磁碟的讀取頭，大幅增加了磁碟的儲存容量；之後在 2005又以 TMR 技術更進一步倍增磁碟的密度。另外既存的大量應用還包括手機及穿戴式裝置中必備的三個感應器：加速儀 (accelerometer)、陀螺儀 (gyroscope) 及測量地磁角度變化的磁阻感應器。

雖然磁阻感應器只能感測磁場信號，但是可以透過其前置的機電信號轉換器將其轉換成磁場信號，譬如在水錶之轉針上鍍上磁性薄膜即可以用磁阻感應器偵測流量並回報即時用量，所以其應用範圍極廣，主要包括智慧裝置、物聯網 (IOT; Internet of Things)、汽車零件、設備儀控以及生醫等領域，詳見下表。

Applications	Device
Smart appliance	Electric compass
IOT & equipment control	Water meter, gas meter, heat meter, proximity switch, liquid level sensor, linear and rotational sensor, motor control, magnetic field detection, current sensor (for smart grid), intelligent transport (traffic monitoring and parking state detection), rotary encoder, rotary position sensor, brushless DC motor control, non-contact voltage meter, magnetic scale read head, etc.
Automotive parts	Intake air pressure sensor, air flow meter, throttle position sensor, crankshaft position sensor, oxygen sensor, intake air position sensor, gear tooth detector, coolant temperature sensor, Knock sensor, etc.
Biomedical	cardiography、cephalography (can also be used in game, navigation, etc.)

磁阻感應器使用時的好處包括靈敏度高、低能耗、反應速度快、工作範圍大、抗油污、體積小、容易被整合入網路及其它積體電路、抗幅射等。目前各產業已逐漸將磁阻感應器納入系統設計並藉以替代傳統感應器。