山东大学：空间科学与技术教学资源（实验课件）锑化铟磁电阻传感器的测量

化磁电阻传感器的测量空间科学与应用物理系

锑化铟磁电阻传感器的测量 空间科学与应用物理系

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[仪器介绍 ]

【实验原理]导电材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效应。如图所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将在洛仑兹力的作用下而发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。如果霍尔电场作用和某一速度载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，那么小于或大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量将减少，电阻增大，表现出横向磁阻效十++应。通常以电阻率的相对改变量来表示1磁阻的大小，即用△p/p（0）表示。其中△p=p（B）-p（0）。由于△R/R（0）正比于△p/p（0），因此也可以用^R/R（0）来表示磁阻效应的大小

[实验原理] 导电材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效应 。如图所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将 在洛仑兹力的作用下而发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍 尔电场。如果霍尔电场作用和某一速度载流子的洛仑兹力作用刚 好抵消，那么小于或大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量将 减少，电阻增大，表现出横向磁阻效 应。 通常以电阻率的相对改变量来表示 磁阻的大小，即用Δρ/ρ（0）表示。 其中Δρ=ρ（B）-ρ（0）。由于ΔR/R（0）正比于Δρ/ρ（0），因 此也可以用ΔR/R（0）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^R/R（0）正比于磁感应强度B的平方，而在强磁场中AR/R（O）与磁感应强度B呈线性关系。若外界交流磁场的磁感应强度B为(1)B-B.COSot（1）式中，B为磁感应强度的振幅，の为角频率，t为时间。(2)设在弱磁场中AR/R(O)-KB2（2）式中，K为常量

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ΔR/R（0）正比于磁感 应强度B的平方，而在强磁场中ΔR/R（0）与磁感应强 度B呈线性关系。 若外界交流磁场的磁感应强度B为 B=B0COSωt （1） （1）式中，B0为磁感应强度的振幅，ω为角频率，t为 时间。 设在弱磁场中 ΔR/R(0)=KB2 （2） （2）式中，K为常量

由（1）式和（2）式可得R(B)=R(O)+△R=R(O)+R(O)X△R/R(O)=R(0)+R(O)KB.2COS20t(3(3)=R(O)+R(O)KB2+R(O)KB2COS2Qt）式中，R(O)+R(O)KB2为不随时间变化的电阻值，而R(0)KB2cos2t为以角频率2の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阻值变化电磁铁分压

由（1）式和（2）式可得 R(B)=R(0)+ΔR=R(0)+R(0)×[ΔR/R(0)] =R(0)+R(0)KB0 2COS2ωt =R(0)+R(0)KB0 2+R(0)KB0 2COS2ωt （3） （3 ）式中，R(0)+R(0)KB0 2为不随时间变化的电阻值，而 R(0)KB0 2cos2ωt为以角频率2ω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 电阻阻值变化

实验内容和步骤】1.在化钢磁阻传感器电流或电压保持不变的条件下，测量化钢磁阻传感器的电阻与磁感应强度的关系。作△R/R（O）与B的关系曲线，并进行曲线拟合。（实验时注意InSb传感器工作电流应小于3mA2.用示波器观察倍频特性

[实验内容和步骤] 1.在锑化铟磁阻传感器电流或电压保持不变的条件 下，测量锑化铟磁阻传感器的电阻与磁感应强度的 关系。作ΔR/R（0）与B的关系曲线，并进行曲线拟 合。（实验时注意InSb传感器工作电流应小于3 mA ）。 2. 用示波器观察倍频特性

注意事项调节电磁铁直流电源的电流时，要做到“慢”“稳”，禁止往复地调。InSb电流调节时，要做到“慢”“稳”，防止数字电压表失控。B60mT时取点可疏实际操作时，直流电源I，不能超过400mA注意毫特计的调零

注意事项 ◼ 调节电磁铁直流电源的电流时，要做到“慢”“稳”，禁 止往复地调。 ◼ InSb电流调节时，要做到“慢”“稳”，防止数字电压表 失控。 ◼ B60mT时取点可疏； ◼ 实际操作时，直流电源I，不能超过400mA； ◼ 注意毫特计的调零

【数据处理]取样电阻R=，电压U=求出电流I=U/R=mA;电磁铁InSbB~△R/R(O）对应关系U/mvyB/mTR/PIM/mAAR/R(O)00-60400

[数据处理] 电磁铁 InSb B~ΔR/R(0)对应关系 IM/mA U/mv B/mT R/Ω ΔR/R(0) 0 0 . . . 60 . 400 取样电阻R= , 电压U= ；求出电流I=U/R= mA;

作业进行调研，具有巨磁阻特性的材料有哪些？巨磁阻材料在实际生产中是否有应用价值？

作 业 ◼ 进行调研，具有巨磁阻特性的材料 有哪些？巨磁阻材料在实际生产中 是否有应用价值？