物質(zhì)的電阻率在磁場(chǎng)中會(huì )產(chǎn)生輕微變化。這種現象叫磁阻效應（AMR）。某些條件下物質(zhì)電阻率會(huì )隨磁場(chǎng)產(chǎn)生較大變化稱(chēng)作巨磁阻效應（GMR）。GMR可以比AMR大一個(gè)數量級的靈敏度。巨磁阻效應是一種量子力學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)現象，是指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現象。

　　巨磁阻又稱(chēng)特大磁電阻，即GMR（Giant Magneto Resistance），GMR磁頭是由4層導電材料和磁性材料薄膜構成的：一個(gè)傳感層、一個(gè)非導電中介層、一個(gè)磁性的栓層和一個(gè)交換層。

　　根據導電的微觀(guān)機理，電子在導電時(shí)并不是沿電場(chǎng)直線(xiàn)前進(jìn)，而是不斷和晶格中的原子產(chǎn)生碰撞（又稱(chēng)散射），每次散射后電子都會(huì )改變運動(dòng)方向，總的運動(dòng)是電場(chǎng)對電子的定向加速與這種無(wú)規散射運動(dòng)的疊加。稱(chēng)電子在兩次散射之間走過(guò)的平均路程為平均自由程，電子散射幾率小，則平均自由程長(cháng)，電阻率低。電阻定律 R=ρl/S中，把電阻率ρ視為常數，與材料的幾何尺度無(wú)關(guān)，這是忽略了邊界效應。當材料的幾何尺度小到納米量級，只有幾個(gè)原子的厚度時(shí)（例如，銅原子的直徑約為0.3nm），電子在邊界上的散射幾率大大增加，可以明顯觀(guān)察到厚度減小，電阻率增加的現象。

01硬盤(pán)巨磁阻效應的讀出磁頭

　　極大的提高了磁盤(pán)記錄密度，極大提高了硬盤(pán)的容量，同時(shí)縮小了硬盤(pán)的體積。目前硬盤(pán)最大容量已經(jīng)達到4TB。遠遠大于應用巨磁阻效應前的硬盤(pán)。

02角度、位置傳感器

　　用于數控機床、汽車(chē)測速、非接觸開(kāi)關(guān)、旋轉編碼器等領(lǐng)域 。具有功耗小、可靠性高、體積小、價(jià)格便宜和更強的輸出信號等優(yōu)點(diǎn) 。如圖英飛凌采用GMR效應生產(chǎn)傳感器。

03基于GMR傳感器陣列的生物檢測

　　GMR傳感器比電子傳感器更靈敏、可重復性強，具有更寬的工作溫度、工作電壓和抗機械沖擊、震動(dòng)的優(yōu)異性能，而且GMR傳感器的工作點(diǎn)也不會(huì )隨時(shí)間推移而發(fā)生偏移。GMR傳感器的制備成本和檢測成本低，對樣本的需求量很小。由GMR傳感器組成的陣列，還可以結合現有的IC工藝，提高整體設備的集成度，進(jìn)行多目標的檢測。同時(shí)，對比傳統的熒光檢測法，磁性標記沒(méi)有很強的環(huán)境噪聲，標記本身不會(huì )逐漸消退，也不需要昂貴的光學(xué)掃描設備以及專(zhuān)業(yè)的操作人員。

04GMR傳感器芯片在軍事裝備上的應用

　　比如：超微磁場(chǎng)探測器 ，地磁場(chǎng)探測傳感器 ，航天器磁場(chǎng)方位傳感器