Capteurs magnétorésistifs - Principes, conditionnement et applications

L’effet magnétorésistif a été observé pour la première fois en 1857. Cependant, il n’a acquis ses lettres de noblesse que depuis le début des années 2000 faisant suite à la découverte de la magnétorésistance géante en 1988, menant les principaux contributeurs de cette découverte au prix Nobel de physique en 2007. À la fin des années 1990, le développement de ces dispositifs s’est accéléré et a conduit à leur déploiement dans de nombreux secteurs industriels. Depuis, l’engouement pour ces capteurs ne s’est pas démenti. Il a été porté par différents paramètres : l’excellence des propriétés magnétiques de ces dispositifs, leur facilité de fabrication et d’intégration aux technologies existantes et un progrès constant de leurs performances au regard des attentes industrielles.

Cet article vise à présenter, dans une certaine mesure, les diverses technologies existantes, leur implémentation, leurs performances, les applications visées et les enjeux actuels et futurs. Les principaux phénomènes physiques seront rappelés. Ils exploitent majoritairement les propriétés quantiques du spin de l’électron. Sur la base de ces descriptions, un formalisme s’appuyant sur l’expression de la variation de résistance en fonction du champ magnétique décrira en des termes académiques leurs modes de mise en œuvre. Un focus sur les niveaux de bruit équivalent en champ sera présenté afin d’en donner au mieux les performances en termes de rapport signal à bruit. Les contraintes associées à la réalisation des magnétomètres, seuls réels outils permettant la mesure magnétique fine dans quelques exemples d’applications, seront également discutées. L’ensemble de ces éléments permettra de présenter des applications majeures mettant en œuvre ces dispositifs et ce, dans des domaines industriels variés. De nos jours, ces applications dépassent bien largement le cadre de leur utilisation historique comme têtes de lecture des « disques durs » d’ordinateur, amorce de leur développement industriel.