Ферромагнитный диод

2018-03-10

Ферромагнитный диод

С подачи и лёгкой руки Дмитрия С., на основе спинтронных эффектов [1], автором был обнаружен достаточно простой способ получения токов смещения. Раздел физики, занимающийся этой проблематикой, такой ток называет током спин-поляризованных электронов. В работе [2] приводится следующее описание и способ его генерации:

Для создания спинтронного устройства необходимо наличие двух его основных компонентов — источника спин-поляризованных электронов (т. е. источника, генерирующего электроны преимущественно одного направления спина) и принимающей системы, чувствительной к спину поляризованных электронов (спиновый детектор). Манипуляция спинами электронов в процессе транспорта между источником и детектором реализуется посредством внешнего магнитного поля или при помощи эффективных полей, вызванных спин-орбитальными взаимодействиями. Самый простой способ генерации спин-поляризованного тока — пропускание тока через ферромагнитный материал. Типичный ГМС-прибор (прибор на основе гигантского магнетосопротивления) состоит по крайней мере из двух слоев ферромагнитного материала и разделяющего их проводящего немагнитного слоя. В том случае, если векторы намагниченности ферромагнитных слоев сонаправлены, электрическое сопротивление будет минимальным (соответственно, будет наблюдаться наибольшее значение силы протекающего тока); в случае противоположной направленности векторов намагниченности значение тока будет минимальным.

Автор нашел более простое решение — использование ферромагнитного кольца (FR1) с подключенными к нему двумя токопроводящими элекродами (см. рисунок). Для получения эффекта необходим генератор вырабатывающий короткие однополярные импульсы амплитудой 10-15В (G1 на рисунке). Через контакты ферромагнетика он подключается к конденсатору C1 ёмкостью 47-100 мкФ. Напряжение на нём контролируется при помощи вольтметра постоянного тока V1.

Схема подключения ферромагнитного диода, как источника спин-поляризованных электронов

На генераторе нужно установить длительность импульсов (duty cycle) 1-10%, причём, чем меньше будет этот параметр, тем лучше будет проявляться эффект. Частота генератора должна находиться в пределах 300-500кГц и её нужно будет подобрать для достижения максимального эффекта. При замкнутых контактах выключателя SW1 напряжение на конденсаторе будет составлять 0.06-0.6В в зависимости от duty cycle. Если же их разомкнуть, то это напряжение вырастет в несколько раз, что совсем никак не объясняется при помощи классической радиоэлектроники. Эффект будет меньше, если параллельно SW1 поставить активное сопротивление — чем оно будет меньше, тем слабее будет эффект.

Ферритовое кольцо для этого эксперимента нужно выбирать с проницаемостью 2000-3000НМ и диаметром 15-30мм. В двух рядом расположенных местах его нужно обхватить медной проволокой — это и будут токопроводящие контакты (на рисунке они изображены оранжевыми площадками). Что интересно — активное сопротивление между этими контактами, измеренное омметром, может составлять 5-6кОм, но по всей видимости, при подаче коротких импульсов на этот переход, оно меняется.

В следующей части мы познакомимся с ещё одним неклассическим, случайно обнаруженном автором, свойством ферромагнитного диода.

1 2

Используемые материалы