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POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ
FACULTAD DE CIENCIAS
Av. Dr. Salvador Nava Mtz. S/N Zona Universitaria
Teléfono 826-24-91; www.fciencias.uaslp.mx
San Luis Potosí, S.L.P., México
SENSORES MAGNETORESISTIVOS
DURACION DEL CURSO (considerando teoría y laboratorio):
HRS SEMANA DE TEORIA:
HRS SEMANA DE LABORATORIO:
Elaboró: Dr. Armando Encinas Oropeza
64 Hrs/Semestre
4 horas
OBJETIVOS DEL CURSO:
El objetivo principal de este curso es el de hacer una introducción a la ciencia e ingeniería de los
sensores de campo magnético cuyo funcionamiento se basa en los efectos de magnetoresistencia
de películas delgadas magnéticas. Con este fin, se pretende aportar al estudiante los conocimientos
básicos y los requerimientos físicos del material con el fin de que este pueda detectar un campo
magnético. En particular, se presentarán los esquemas de detección basados en mediciones de la
magnetoresistencia anistrópica y del efecto Hall planar.
Por otra parte, se presentarán diferentes esquemas físicos que permiten controlar las propiedades
magnéticas del material con el fin de establecer mecanismos mediante los cuales se pueden
controlar algunos parámetros del sensor como lo son su sensibilidad y el rango de campo
detectable. En una segunda parte, se abordará la problemática de la implementación de los
sensores y de diferentes esquemas de ajuste y bias que permiten eliminar ruido debido a
imperfecciones del material así como el ruido eléctrico.
Por último, se discutirán ejemplos de aplicaciones de este tipo de sensores como son sensores
simples, brújulas, sensores de posición, potenciometros, etc.
Al término del curso el estudiante podrá determinar cuales son los tipos de materiales necesarios o
más adecuados para la realización de un sensor en función del valor de campo que se desea
detectar. Así mismo, el estudiante será capaz de entender los diferentes mecanismos y
procedimientos mediante los cuales es posible mejorar las características del sensor mediante la
reducción de las fuentes de ruido así como la optimización de las propiedades magnéticas del
material sensor.
.
TEMARIO DEL CURSO
TEMA 1.
MAGNETORESISTENCIA ANISOTRÓPICA EN PELÍCULAS DELGADAS
FERROMAGNÉTICAS (17 HRS.)
Objetivo: Hacer una introducción a las propiedades de magnetorresistencia anisotrópica en metales
de transición con la deducción de las ecuaciones de transporte y su aplicación para la elaboración
de sensores de campo magnético.
POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
1.1 Clasificicación de los efectos magnetoresistivos
2 horas
1.2 Origen de la magnetoresistencia anisotrópica en metáles ferromagnéticos
3 horas
1.3 Descripción fenomenológica de los efectos magnetoresistivos
3 horas
1.4 Deducción de las ecuaciones de transporte
3 horas
1.5 Películas delgadas como sensores de campo magnético
3 horas
1.6 Modelización de un sensor en base al modelo de un sistema monodominio.
3 horas
TEMA 2. TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN Y DE BIAS (18 HRS.)
Objetivo: Presentar los principales esquemas utilizados para rectificar la función de transferencia,
dichos esquemas serán presentados en base a los conceptos físicos que los sustentan.
2.1 Los campos estabilizantes y de bias en sensores ferromagnéticos
3 horas
2.2 La película delgada real – dominios magnéticos y dispersión de anisotropía
3 horas
2.3 Mecanismo de bias mediante una capa magnética dura
3 horas
2.4 Mecanismo de bias mediante la capa conductora
3 horas
2.5 Mecanismo de bias mediante interacción de intercambio con una película
antiferromagnética
3 horas
2.6 Capas suaves adyacentes y la técnica SAL de bias
3 horas
TEMA 3. DISEÑO Y CARACTERÍSTICAS DEL SENSOR (15 HRS.)
Objetivo: Presentar los principales criterios y efectos físicos que influyen en las características y
desempeño de los sensores y los esquemas utilizados para modular su relevancia.
3.1 Efecto de la geometría del sensor en la magnetorresistencia
3 horas
3.2 Influencia de inhomogeneidades de la magnetización en la
magnetorresistencia
3 horas
3.3 Factores tecnológicos que afectan el desempeño de un sensor
3 horas
3.4 Diseño y construcción de sensores en configuración AMR y Hall planar 3 horas
3.5 Desempeño y características de los sensores en configuración AMR
y Hall planar
3 horas
TEMA 4. APLICACIONES DE SENSORES MAGNETORESISTIVOS (14 HRS.)
Objetivo: Presentar las principales áreas y esquemas de aplicación de estos sensores de campo
magnético, haciendo énfasis en los esquemas de funcionamiento y de operación de los sensores.
4.1 Mediciones magnéticas
4.1.1 Magnetómetros y brújulas
4.1.2 Gradiómetros y detectores de anomalías magnéticas
4.2 Mediciones eléctricas
4.2.1 Transductores de corriente
4.2.2 Transductores eléctricos, interruptores y elementos lógicos
4.3 Elementos magnetoresistivos para aplicaciones de grabado magnético
4.3.1 Lectores de tarjetas magnéticas
4.3.2 Cabezas magnetoresistivas para lectura de disquets y de casets
4.3.3 Cabezas de lectura sin blindaje
4.3.4 Cabezas de lectura con blindaje
4 horas
3 horas
4 horas
POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
4.4 Transductores de valores mecánicos
4.4.1 Transductores de desplazamiento lineal
4.4.2 Transductores de posición angular
4.4.3 Medición de la velocidad angular.
3 horas
METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE
Exposición teórica (profesor) seguida de aplicaciones y ejemplos. Se apoyará el curso con material
audiovisual y prácticas de laboratorio.
CRITERIOS DE EVALUACION
De acuerdo al Reglamento de exámenes de la UASLP, la calificación final se obtiene del promedio
de los exámenes parciales. La calificación del curso se obtiene de la siguiente forma: exámenes
escritos (70 %), tareas (15 %) y participación en clase o proyecto final (15 %).
BIBLIOGRAFIA
1. John C. Mallinson, Magneto-resistive and spin valve heads, Fundamentals and Applications,
Second Edition, Academic Press (2002).
2. S. Tumanski, Thin Film Magnetoresistive Sensors, Institute of Physics, Series in Sensors
(2001).
3. Thin-film Resistive Sensors, ed. P. Ciureanu y S. Middelhoek, Insititute of Physics, London
(1992).
4. John R. Brauer, Magnetic Actuators and Sensors, Wiley-IEEE Press (2006)
5. Pavel Ripka, Magnetic Sensors and Magnetometers, Artech House Publishers (2001)
6. Magnetic Heterostructures, H. Zabel y S. D. Bader (eds.), Springer Tracts in Modern Physics,
Springer-Berlin (2008)