Thế lối ra của sensor là một đại lượng phụ thuộc vào dòng điện được cấp. Để khảo sát sự phụ thuộc này, chúng tôi đã tiến hành đo thế lối ra của sensor có kích thước thanh điện trở (50 µm × 250 µm), cấu trúc màng phần nhạy từ (cấu trúc màng của các điện trở): Ta(3nm)/NiFe(20nm). Khảo sát sensor trong dải từ trường (-100 Oe
÷ 100 Oe), đặt sensor sao cho phương của dòng điện vuông góc với phương từ hóa dễ của sensor, cố định phương của dòng điện song song với phương của từ trường ngoài. Thay đổi dòng cấp cho sensor từ 1 mA đến 7 mA, trong khi các điều kiện khác được giữ nguyên. Kết quả đo được biểu diễn trên hình 3.15.
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra của sensor vào từ trường ngoài khi dòng điện thay đổi
Từ kết quả khảo sát thực nghiệm, chúng tôi đã vẽ lại hàm phụ thuộc của thế lối ra vào dòng điện một chiều (xem trên hình 3.16).
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra của sensor vào dòng một chiều
Từ đồ thị trên hình 3.16, ta thấy thế lối ra của sensor hầu như là một hàm tuyến tính vào dòng điện trong phạm vi khảo sát. Khi dòng cấp thay đổi từ 1 mA đến 7 mA, thế lối ra biến đổi tương ứng từ 4,46 mV đến 25,43 mV. Sự phụ thuộc tuyến tính này thực ra hoàn toàn có thể suy luận từ lý thuyết. Theo công thức (3.2), tín hiệu lối ra của sensor phụ thuộc vào dòng điện theo công thức:
) 2 cos( 2 2V V V = ΔV cos2(θ) = I R cos2(θ) (3.5) Như được trình bày ở trên, chúng tôi khảo sát sự phụ thuộc này ngoài sự thay đổi cường độ dòng cấp, các điều kiện khác như góc giữa phương dễ từ hóa và dòng điện (góc θ), cấu hình đo... được giữ nguyên. Từ công thức (3.5), nếu giả thiết điện trở (R) không thay đổi trong khoảng dòng khảo sát, thì rõ ràng, thế lối ra (V) của sensor là hàm bậc nhất của cường độ dòng cấp.
Ý nghĩa thực nghiệm ở đây là nó cho chúng ta một cái nhìn trực quan, một bộ giá trị thực nghiệm có thực, được khảo sát trên một sensor cụ thể trong một dải cường độ dòng cấp. Điều này tạo ra cơ sở thực tế để lựa chọn chế độ cấp dòng nếu các sensor này được ứng dụng.
Vấn đề cần được thảo luận ở đây là, thành phần nhiễu nhiệt sẽ ảnh hưởng như thế nào đến tín hiệu lối ra của sensor khi dòng cấp tăng lên? Trong các mạch thông thường, khi dòng cấp tăng lên, nhiệt lượng sinh ra trong mạch sẽ tăng lên (tỷ lệ với I2R), điều này sẽ làm tăng nhiệt độ toàn mạch. Khi nhiệt độ tăng, điện trở sẽ tăng lên và do đó tác động của nhiễu nhiệt lên tín hiệu lối ra của sensor sẽ tăng.
Ý nghĩa thực nghiệm ở đây là nó cho chúng ta một cái nhìn có thực, một bộ giá trị thực nghiệm có thực, được khảo sát trên một sensor cụ thể trong một dải cường độ dòng cấp. Điều này tạo cho chúng ta cơ sở thực tế để lựa chọn dòng cấp nếu các sensor này được ứng dụng khi I tăng lên, tín hiệu sensor tăng dần tuyến tính theo I (hình 3.16). Nhưng bản thân dòng điện sinh ra nhiệt, cường độ dòng điện càng lớn thì nhiệt sinh ra càng nhiều. Trong trường hợp cấp dòng điện 5mA, nhiệt sinh ra sẽ lớn gấp 25 lần so với sử dụng dòng điện 1mA vì nhiệt tỏa ra tỷ lệ với I2
R. Tín hiệu lối ra sẽ bị ảnh hưởng của nhiễu nhiệt. Tuy nhiên do mạch cầu là mạch ổn định nhiệt, nên nhiễu nhiệt ảnh hưởng rất nhỏ tới tín hiệu ra của sensor, do đó có thể cấp dòng tới 7 mA để tín hiệu ra của sensor lớn hơn. Trong khuôn khổ luận văn, chúng tôi thường cấp dòng điện 5mA cho sensor, vì với giá trị dòng điện này tín hiệu lối ra của sensor cũng đủ lớn để khảo sát tính chất của sensor. Từ kết quả khảo sát này, chúng ta thấy rằng sensor có thể làm việc ổn định trong dải cường độ dòng điện 1 mA ≤ I ≤ 7 mA.
Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm của chúng tôi (được đưa ra trên đồ thị hình 3.16) cho thấy, trong dải cường độ dòng khảo sát (từ 1 mA đến 7 mA), tín hiệu lối ra của sensor hầu như tuyến tính với dòng cấp. Điều này có nghĩa là, nhiễu nhiệt ở đây
không ảnh hưởng đến tín hiệu ra của sensor. Có hai khả năng lý giải cho hiện tượng này:
(i)- Trong khoảng dòng cấp (từ 1 mA đến 7 mA) tố độ phát nhiệt trong mạch thấp hơn hoặc cân bằng với tốc độ thoát nhiệt trên bề mặt sensor, do đó nhiệt độ trong mạch không tăng khi tăng dòng cấp.
(ii)- Khi dòng cấp tăng, nhiệt độ tăng, điện trở trong mỗi điện trở thành phần tăng lên, nhưng nhờ khả năng tự bù trừ điện trở trong mạch cầu Wheatstone, nên độ tăng điện trở (R) trong toàn mạch được ổn định, nhờ đó loại bỏ được nhiễu nhiệt.
Các thảo luận của chúng tôi thiên về khả năng thứ hai. Trên thực tế, rất khó để có thể đưa ra các bằng chứng thực nghiệm về tốc độ phát nhiệt cũng như thoát nhiệt trên bề mặt sensor chỉ trong giới hạn của các thực nghiệm này. Để đánh giá ảnh hưởng của nhiễu nhiệu lên tín hiệu lối ra của sensor khi dòng điện thay đổi, cần có các thực nghiệm khác nữa, cũng như ảnh hưởng của thời gian đo là yếu tố không thể bỏ qua
Bảng 3.4 liệt kê một số giá trị tín hiệu lối ra của sensor khi dòng điện thay đổi từ 1mA đến 7mA.
Bảng 3.4. Một số thông số của sensor khi dòng cấp thay đổi
Dòng điện I (mA) ΔV (mV) 1 4.46 2 8.24 3 13.13 4 16.72 5 29.5 6 22.3 7 25.43