Der GMR-Effekt

In GMR-Schichtsystemen hängt der Widerstand des Schichtpaketes, das mindestens 2 ferromagnetische Schichten enthalten muß, von der Winkeldifferenz zwischen den Richtungen der beiden Magnetisierungen ab.
Stehen beide Magnetisierungen antiparallel (ohne äußeres Magnetfeld) ist der Widerstand am größten. Werden durch ein Magnetfeld die Magnetisierungen in eine parallele Richtung gedreht, so ist der Widerstand am kleinsten.
Der GMR-Effekt führt in unterschiedlichen Schichtsystemen zu verschiedenen Sensoranordnungen, die im folgenden kurz erläutert werden:

Einfache GMR-Vielschichtsysteme
Diese Systeme bestehen aus ferromagnetischen Schichten (z.B. NiFe oder Co) und nichtmagnetischen Zwischenschichten (z.B. Cu oder Ag) zur magnetischen Entkopplung. Die Magnetisierungen der ferromagnetischen Schichten sind ohne äußeres Feld abwechselnd entgegengesetzt gerichtet. Ein quer zur Magnetisierungsrichtung im Ruhezustand angelegtes Feld dreht die Magnetisierungen mit zunehmender Feldstärke mehr und mehr in seine Richtung.
Das Verhalten eine Doppelschichtsystems wird vereifacht im folgende Video gezeigt.

Magnetfeld
Magnetisierung1
Magnetisierung2

Ab einem bestimmten Magnetfeld in der Schichtebene hängt der elektrische Widerstand nicht mehr von der Feldrichtung ab. Die beiden Magnetisierungen sind dann immer parallel. Im Bereich geringer Feldstärken hängt im wesentlichen der Widerstand dieses Schichtsystems nur vom Betrag der Feldstärke ab.

GMR-Spin Valve Systeme
Dieses Schichtsystem besteht aus zwei ferromagnetischen Schichten und einer Zwischenschicht und es ist noch eine weitere permanentmagnetische Schicht vorhanden. Diese permanentmagnetische Schicht hält die Magnetisierung der angrenzenden Magnetschicht in ihrer Richtung fest. Die zweite Magnetschicht kann durch ein äußeres Feld nahezu frei gedreht werden.
Eine Reihe neuer Programme zur Simulation von Spinvalve-Schichten und Sensoren sind unter Software zu finden
Das Verhalten eines solchen Schichtsystems in einem sich vergrößernden und dann drehenden Feld zeit das folgende Video

permanentmagnetische Magnetisierung
Magnetisierung 1
Magnetisierung 2
Magnetfeld

Wegen der nahezu freien Drehbarkeit der Magnetisierungsrichtung der zweiten Schicht bei nahezu fester Magnetisierungsrichtung der ersten Schicht wird der Widerstand des Schichtsystems vor allem vom Winkel des Magnetfeldes bestimmt. Es ist daher besonders für den Einsatz in Winkelsensoren geeignet.

Wer sich etwas tiefergreifend Informieren möchte den kann ich nur auf die Literatur verweisen.