《磁阻效应物理实验报告.docVIP

磁阻效应 磁阻器件由于其灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统等。磁阻器件品种较多，可分为正常磁电阻，各向异性磁电阻，特大磁电阻，巨磁电阻和隧道电阻等。其中正常磁电阻的应用十分普遍。锑化铟（InSb）传感器是一种价格低廉、灵敏度高的正常磁电阻，有着十分重要的应用价值。它可用于制造在磁场微小变化时测量多种物理量的传感器。本实验使用两种材料的传感器，砷化镓（GaAs）测量磁感应强度和研究锑化铟（InSb）在磁感应强度变化时的电阻，融合霍尔效应和磁阻效应两种物料现象。 实验目的 了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别； 测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系； 作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线。 实验仪器 磁阻效应实验仪。 实验原理 在一定条件下，导电材料的电阻R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效应。 当材料处于磁场中时，导体或半导体内的载流子将受洛伦兹力的作用发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。如霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛伦兹力作用刚好抵消，那么大于或小于该速度的载流子将发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数目将减少，电阻增大，表现横向电阻效应。 通常以电阻率的相对该变量来表示磁阻的大小，即用表示，其中表示零磁场是的电阻率，设磁电阻阻值在磁感应强度为B中的电阻率为，则，由于磁阻传感器电阻的相对变化率正比于，这里，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对变化量来表示磁阻效应的大小。 实验证明，当金属或半导体处于较弱磁场中时，一般磁阻传感器电阻相对变化率正比于磁感应强度B的平方，而在强磁场中与磁感应强度B呈线性函数关系。磁阻传感器的上述特性在物理学和电子学方面有着重要的应用。 如果半导体材料磁阻传感器处于角频率为的弱正弦波交流磁场中，由于磁电阻相对变化量正比于B的平方，那么磁阻传感器的电阻R将随角频率2作周期性变化。即在弱正弦波交流磁场中磁阻传感器具有交流电倍频性能。 若外界交流磁场的磁感应强度B为 式中，为磁感应强度的振幅，为角频率，t为时间。 设在弱磁场中， 式中，k为常量。假设电流恒定为，由上式可得 式中， 为不随时间变化的电阻值，而为以角频率作余弦变化的电阻值。因此，磁阻传感器的电阻值在弱正弦波交流磁场中，将产生倍频交流电阻值变化。 由上式可知，磁阻上的分压为B振荡频率两倍的交流电压和一直流电压的叠加。 仪器介绍 磁阻效应实验仪 励磁电流：0~1000mA,连续可调；霍尔、磁阻传感器工作电流0~5mA；水平位移范围20mm;霍尔元件的灵敏度k=177/V（mA·T）。 实验内容 1测定励磁电流和磁感应强度的关系 测量励磁电流与的关系（测量电磁铁的磁化曲线）。按图接好电路。 测试开始时，可调节=0mA，处于零磁场状态，调节左边霍尔传感器的位置，使霍尔传感器在电磁铁气隙最外边，离气隙中心约20mm.调节霍尔工作电流=5.000mA,预热5分钟后，测量霍尔传感器的不等位电压1.8mV。然后调节左边霍尔传感器的位置，使传感器印版中0刻度对准电磁铁上中间基准线，面板上继电器控制按钮开关K1和K2均按下。调节励磁电流为0,100,200,300.。。。1000（mA)。记录对应数据并绘制电磁铁B-关系磁化曲线。由霍尔元件的原理知：磁场B=。 IM(MA) UH1(mv)正向 UH1(mv)反向 UH1(mv)反向 UH1(mv)平均 B(mT) 0 19.8 16.2 16.2 18.0 20.34 100 69.6 -31.8 31.8 50.7 57.29 200 119.7 -81.0 81.0 100.4 113.39 300 171.3 -130.3 130.3 150.8 170.40 400 224.8 -180.2 180.2 202.5 228.81 500 276.3 -231.2 231.2 253.8 286.72 600 327.3 -286.0 286.0 306.7 346.50 700 377.4 -336.5 336.5 357.0 403.33 800 426.7 -386.4 386.4 406.6 459.38 900 474.0 -434.7 434.7 454.4 513.39 1000 518.8 -481.7 481.7 500.3 565.25 调节电磁铁气隙磁场沿水平方向的分布 调节励磁电流=500mA，=5.00mA时，测量霍尔输出电压与水平位置X的关系。根据数据做B-X关