所謂磁電阻是指導(dǎo)體在磁場(chǎng)中電阻的變化。人們*早于1856年發(fā)現(xiàn)了鐵磁多晶體的各相異性磁電阻效應(yīng)，但由于科學(xué)發(fā)展水平及技術(shù)條件的局限，數(shù)值不大的各向異性磁電阻效應(yīng)并未引起人們太多關(guān)注。直到1988年，法國(guó)和德國(guó)科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)(Fe/Cr)多層膜的磁電阻效應(yīng)比坡莫合金的各相異性磁電阻效應(yīng)約大一個(gè)數(shù)量級(jí)，立即引起了全世界的轟動(dòng)，該發(fā)現(xiàn)也使得他們獲得了2007年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。
目前，對(duì)于磁性多層膜材料的巨磁阻效應(yīng)，通常用二流體模型進(jìn)行定性解釋，其基本原理如下圖所示。
(a)反鐵磁耦合時(shí)電阻處于高阻態(tài)的輸運(yùn)特性 (b) 外加磁場(chǎng)作用下電阻處于低阻態(tài)的輸運(yùn)特性
二流體模型中，鐵磁金屬中的電流由自旋向上和向下的電子分別傳輸，自旋磁矩方向與區(qū)域磁化方向平行的傳導(dǎo)電子所受的散射小，因而電阻率低。當(dāng)磁性多層膜相鄰磁層的磁矩反鐵磁耦合時(shí)，自旋向上、向下的傳導(dǎo)電子在傳輸過程中分別接受周期性的強(qiáng)、弱散射，因而均表現(xiàn)為高阻態(tài)Ra；當(dāng)多層膜中的相鄰磁層在外加磁場(chǎng)作用下趨于平行時(shí)，自旋向上的傳導(dǎo)電子受到較弱的散射作用，構(gòu)成了低阻通道Rc，而自旋向下的傳導(dǎo)電子則因受到強(qiáng)烈的散射作用形成高阻通道Rb，因一半電子處于低阻通道，所以此時(shí)的磁性多層膜表現(xiàn)為低阻狀態(tài)。這就是磁性多層膜巨磁電阻效應(yīng)的起因。
而典型的巨磁電阻傳感器由四個(gè)阻值相同的電阻構(gòu)成惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，如圖2所示。R1和R3由高導(dǎo)磁率的材料（坡莫合金層）覆蓋屏蔽，對(duì)外磁場(chǎng)無響應(yīng)，電阻R2和R4則受外部磁場(chǎng)變化影響。
(c) 典型的巨磁電阻傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
采用電橋結(jié)構(gòu)的目的是能夠更加靈敏地反映出電阻的變化，也就能夠更加靈敏地反引出磁場(chǎng)的變化。