磁阻效應實驗精品課件

1、磁阻效應實驗第1頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五概述 磁阻概念：材料的電阻會因外加磁場而增加或減少，電阻的變化量稱為磁阻(Magnetoresistan-ce)。物質(zhì)在磁場中電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁阻效應。 磁阻效應是1857年由英國物理學家威廉湯姆森發(fā)現(xiàn)的。它在金屬中可以忽略，在半導體中則可能由小到中等。從一般磁阻開始，磁阻發(fā)展經(jīng)歷了巨磁阻（GMR）、龐磁阻（CMR）、穿隧磁阻（TMR）、直沖磁阻（BMR）和異常磁阻（EMR）。 磁阻應用：目前，磁阻效應廣泛用于磁傳感、磁力計、電子羅盤、位置和角度傳感器、車輛探測、GPS導航、儀器儀表、磁存儲(磁卡、硬盤)等領域。

2、第2頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五 磁阻器件的特點：靈敏度高、抗干擾能力強。在眾多的磁阻器件中，銻化銦（InSb）傳感器最為典型，它是一種價格低廉、靈敏度高的磁阻器件，在生產(chǎn)生活應用廣泛。 磁阻分類：若外加磁場與外加電場垂直，稱為橫向磁阻效應；若外加磁場與外加電場平行，稱為縱向磁阻效應。一般情況下，縱向磁感強度不引起載流子偏移，因此一般不考慮縱向磁阻效應。第3頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五實驗目的：（1）了解磁阻現(xiàn)象與霍爾效應的關系和區(qū)別；（2） 測量銻化銦傳感器的電阻與磁感應強度的關系；（3）作出銻化銦傳感器的電阻變化與磁感應強度的關系

3、曲線.實驗儀器：磁阻效應試驗儀第4頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五實驗原理 如圖1所示，當導電體處于磁場中時（電流方向與磁場方向垂直），導電體內(nèi)的載流子將在洛侖茲力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在兩端產(chǎn)生積聚電荷并產(chǎn)生霍爾電場。第5頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五 如果霍爾電場作用和某一速度的載流子的洛侖茲力作用剛好抵消，則小于此速度的電子將沿霍爾電場作用的方向偏轉(zhuǎn)，而大于此速度的電電子則沿相反方向偏轉(zhuǎn)，因而沿外加電場方向運動的載流子數(shù)量將減少，即沿電場方向的電流密度減小，電阻增大，也就是由于磁場的存在，增加了電阻，此現(xiàn)象稱為磁阻效應。如果將圖1中a，b短

4、路，磁阻效應更明顯。第6頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五 通常以電阻率的相對改變量來表示磁阻的大小，即用/(0)表示。其中(0)為零磁場時的電阻率， (B)為在磁場強度為B時的電阻率，則=(B) (0) 。由于磁阻傳感器電阻的相對變化率R/R(0) 正比于/(0) ，這里R=R(B)R(0) ， R(0) 、R(B)分別為磁場強度為0和B下磁阻傳感器的電阻阻值。因此也可以用磁阻傳感器電阻的相對改變量R/R(0)來表示磁阻效應的大小。第7頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五實驗證明 一般情況下外加磁場較弱時，電阻相對變化率R/R(0)正比于磁場強度

5、B的二次方；隨磁場強度的加強，R/R(0)與磁場強度B呈線性函數(shù)關系；當外加磁場超過特定值時，R/R(0)與磁場強度B的響應會趨于飽和。第8頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五實驗儀器介紹 第9頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五實驗內(nèi)容1 測定勵磁電流和磁感應強度的關系2 測量電磁鐵氣隙電磁場沿水平方向的分布3 測量磁感應強度和磁阻變化的關系第10頁，共12頁，2022年，5月20日，10點36分，星期五關于不等位電壓 使霍爾傳感器在電磁鐵氣隙最外邊，離氣隙中心約20mm. 書本P149 不等勢電壓U0， U0的正負與電流IS 的方向有關，與外磁場無關，因此可以通過改變IS的方向予以消除。我們這個實驗中不用改變IS，只要改變IM，也能將這個U0消除。 UH1=x+U0 UH2=y+U0 VH=(UH1