巨磁电阻效应及其应用实验报告
巨磁电阻的测量实验报告
巨磁电阻的测量实验报告篇一：巨磁电阻效应及其应用实验报告巨磁电阻效应及其应用实验目的1、了解GMR效应的原理2、测量GMR模拟传感器的磁电转换特性曲线3、测量GMR的磁阻特性曲线4、用GMR传感器测量电流5、用GMR梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR转速（速度）传感器的原理实验原理根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子产生碰撞（又称散射），每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规散射运动的叠加。
称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。
电阻定律R=?l/S中，把电阻率?视为常数，与材料的几何尺度无关，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程（例如铜中电子的平均自由程约34nm），可以忽略边界效应。
当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为），电子在边界上的散射几率大大增加，可以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。
电子除携带电荷外，还具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行于外磁场两种可能取向。
早在1936年，英国物理学家，诺贝尔奖获得者指出，在过渡金属中，自旋磁矩与材料的磁场方向平行的电子，所受散射几率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。
总电流是两类自旋电流之和;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。
在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。
施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。
电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。
电阻欧姆无外磁场时顶层磁场方向无外磁场时底层磁场方向\磁场强度/ 高斯图3 某种GMR材料的磁阻特性图2 多层膜GMR结构图图3是图2结构的某种GMR材料的磁阻特性。
由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。
巨磁阻效应实验报告
巨磁阻效应实验报告巨磁阻效应实验报告引言：巨磁阻效应是一种材料在外加磁场下，磁阻发生显著变化的现象。
这种现象被广泛应用于磁存储、传感器等领域。
本实验旨在探究巨磁阻效应的基本原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过实验验证巨磁阻效应的存在，并探究其与外加磁场强度、温度等因素的关系。
二、实验原理巨磁阻效应是指材料在外加磁场下，其电阻发生显著变化的现象。
这种变化是由于磁矩在外加磁场作用下发生重排而引起的。
当外加磁场增大时，磁矩的重排程度增加，导致电阻的变化。
巨磁阻效应的大小可以通过磁阻率的变化来衡量。
三、实验材料和仪器本实验所需的材料和仪器有：磁铁、巨磁阻效应样品、电源、万用表、恒温槽等。
四、实验步骤1. 将巨磁阻效应样品放置在恒温槽中，使其温度保持恒定。
2. 将电源接入巨磁阻效应样品，调节电流大小，测量电阻值。
3. 在不同的温度和磁场强度下，重复步骤2，记录数据。
4. 对实验数据进行分析和处理，得出结论。
五、实验结果和分析通过实验测量得到的数据，我们可以得出以下结论：1. 随着外加磁场强度的增加，巨磁阻效应样品的电阻值呈现出明显的变化。
这表明巨磁阻效应的存在。
2. 在一定的温度范围内，巨磁阻效应的大小与温度呈现出一定的关联性。
随着温度的升高，巨磁阻效应的大小逐渐减小。
3. 不同样品的巨磁阻效应大小有所差异，这与样品的材料特性有关。
六、实验误差分析在实验过程中，可能存在一些误差，如电流的测量误差、温度控制的误差等。
这些误差可能会对实验结果产生一定的影响。
为了减小误差，我们可以采取一些措施，如提高仪器的精度、增加数据的重复性等。
七、实验应用巨磁阻效应在磁存储、传感器等领域有着广泛的应用。
通过巨磁阻效应，我们可以设计出更加灵敏、高效的传感器，提高磁存储设备的性能等。
八、结论通过本次实验，我们验证了巨磁阻效应的存在，并探究了其与外加磁场强度、温度等因素的关系。
巨磁阻效应在磁存储、传感器等领域具有重要的应用价值。
巨磁电阻效应及其应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用实验报告引言巨磁电阻（GMR）效应是一种在特定材料中的电阻随着磁场强度的改变而发生改变的现象，这个现象在1988年被发现并且被认为是一种非常重要的物理现象。
GMR效应的发现因其在信息存储和传输方面的应用而获得广泛的关注。
本实验旨在通过对GMR效应的测量来研究其基本性质以及应用。
实验器材本实验的器材包括：恒流源、磁场控制器、数显万用表、集成电路（IC）芯片、电阻板和薄膜，其中集成电路芯片是一种悬挂在磁性薄膜上的表面贴装器件，薄膜是一种金属薄膜，可以产生磁场。
实验步骤1.将IC芯片放置在电阻板的中心位置。
2.将磁性薄膜放置在IC芯片顶部，注意不要碰到芯片。
3.将恒流源的电流调节到正确的数值，根据实验需求选择恒流源的最大或最小电流值。
4.打开磁场控制器，使用磁场控制器来控制磁场的强度，根据需要进行改变。
5.使用数显万用表来测量芯片中的电压。
6.根据实验的需要调整电阻板和薄膜之间的距离。
实验结果实验结果表明，在施加不同大小的磁场时，IC芯片的电阻会发生变化，这种变化非常灵敏，能够实现高精度的控制。
此外，IC芯片的电阻随着磁场的强度增加而减小，这表明芯片的电阻具有“负巨磁电阻”效应。
讨论与结论巨磁电阻效应是一种非常重要的物理现象，它在信息存储和传输方面具有非常广泛的应用。
本实验展示了GMR效应的基本特性，并探讨了其在实际应用中的潜在价值。
我们可以通过调整材料的性质来提高其敏感度和精度，从而扩展其现有应用。
总之，GMR效应在信息技术领域是一个革命性的技术，它为我们提供了一种新的方式来控制和处理信息。
通过进一步研究和优化，我们可以更好地利用这个效应，实现更高效的数据传输和处理。
巨值电阻实验报告
一、实验目的1. 了解巨磁电阻效应的基本原理和实验方法。
2. 通过实验测量巨磁电阻材料的电阻随磁场的变化规律。
3. 掌握测量电阻的基本方法和误差分析。
二、实验原理巨磁电阻效应（Giant Magneto-Resistance，GMR）是指在外加磁场的作用下，某些材料的电阻值发生显著变化的现象。
实验中，我们利用巨磁电阻材料的这种特性，通过测量电阻随磁场的变化，来研究其磁阻特性。
三、实验器材1. 巨磁电阻材料样品2. 磁场发生器3. 电阻测量仪4. 电流源5. 电压表6. 信号发生器7. 数据采集系统8. 电脑及实验软件四、实验步骤1. 将巨磁电阻材料样品放置在磁场发生器中，调整磁场方向。
2. 接通电流源，使电流通过巨磁电阻材料样品。
3. 利用电阻测量仪测量样品的电阻值。
4. 改变磁场强度，记录不同磁场下的电阻值。
5. 将实验数据输入电脑，利用实验软件进行分析和处理。
五、实验结果与分析1. 实验数据根据实验数据，绘制巨磁电阻材料电阻随磁场的变化曲线。
如下所示：图1 巨磁电阻材料电阻随磁场的变化曲线2. 结果分析（1）从实验结果可以看出，巨磁电阻材料的电阻值随着磁场强度的增加而减小，且变化趋势呈现出非线性。
在磁场强度较小时，电阻值下降较快；而在磁场强度较大时，电阻值下降速度逐渐变慢。
（2）根据实验结果，可以分析出巨磁电阻材料在磁场作用下的电阻变化机制。
当外加磁场较小时，材料内部的磁畴发生旋转，导致电阻值下降。
随着磁场强度的增加，磁畴逐渐趋于平行排列，电阻值下降速度逐渐变慢。
（3）实验过程中，对测量数据进行误差分析。
主要误差来源包括：电流源和电压表的精度、磁场发生器的稳定性、实验环境的温度和湿度等。
通过对实验数据进行多次测量，并计算平均值，可以减小误差的影响。
六、实验结论1. 巨磁电阻材料在磁场作用下的电阻值发生显著变化，符合巨磁电阻效应的基本原理。
2. 通过实验测量，获得了巨磁电阻材料电阻随磁场的变化规律，为相关应用研究提供了实验依据。
巨磁电阻效应及应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用2007年诺贝尔物理学奖授予了巨磁电阻( Giant magneto resistance,简称GMR)效应的发现者：法国物理学家阿尔贝·费尔(Albert Fert)和德国物理学家彼得·格伦贝格尔( Peter Grunberg )。
诺贝尔奖委员会说明：“这是一次好奇心导致的发现，但其随后的应用却是革命性的，因为它使计算机硬盘的容量从几百、几千兆，一跃而提高几百倍，达到几百G乃至上千G。
”凝聚态物理研究原子，分子在构成物质时的微观结构，它们之间的相互作用力，及其与宏观物理性质之间的联系。
人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg，1932年诺贝尔奖得主)明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。
图 1 反铁磁有序后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁有序状态，即在有序排列的磁材料中，相邻原子因受负的交换作用，自旋为反平行排列，如错误!未找到引用源。
所示。
则磁矩虽处于有序状态，但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。
这种磁有序状态称为反铁磁性。
法国科学家奈尔(L.E. F. Neel)因为系统地研究反铁磁性而获1970年诺贝尔奖。
在解释反铁磁性时认为，化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。
另外，在稀土金属中也出现了磁有序，其中原子的固有磁矩来自4f电子壳层。
相邻稀土原子的距离远大于4f电子壳层直径，所以稀土金属中的传导电子担当了中介，将相邻的稀土原子磁矩耦合起来，这就是RKKY型间接交换作用。
直接交换作用的特征长度为0.1～0.3nm，间接交换作用可以长达1nm以上。
1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度。
1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念，所谓的超晶格就是指由两种（或两种以上）组分（或导电类型）不同、厚度d极小的薄层材料交替生长在一起而得到的一种多周期结构材料。
巨磁电阻实验报告
巨磁电阻实验报告巨磁电阻实验报告引言：巨磁电阻（Giant Magnetoresistance，简称GMR）是一种在外加磁场下电阻发生巨大变化的现象。
它是由诺贝尔物理学奖得主阿尔伯特·菲尔斯和彼得·格鲁伯尔于1988年发现的。
GMR效应的发现不仅在科学界引起了轰动，而且也在技术领域引发了革命性的变革。
本实验旨在通过测量巨磁电阻效应，探索其原理和应用。
实验目的：1.了解巨磁电阻效应的基本原理；2.熟悉巨磁电阻材料的制备和测量方法；3.通过实验数据分析，探索巨磁电阻在信息存储和传感器领域的应用。
实验原理：巨磁电阻效应是指在外加磁场下，磁性材料中的电阻发生显著变化的现象。
这一现象的基础是磁性材料中的自旋极化和磁化方向之间的相互作用。
当自旋极化与磁化方向平行时，电阻较小，而当自旋极化与磁化方向反平行时，电阻较大。
巨磁电阻效应的大小与磁化方向的相对变化有关。
实验装置：本实验采用了一台巨磁电阻测量仪。
该测量仪包括一个磁场供应器和一个电阻测量器。
磁场供应器用于产生可调的磁场，而电阻测量器则用于测量样品的电阻值。
实验步骤：1.准备样品：将巨磁电阻材料切割成适当大小的样品，并确保其表面平整清洁。
2.安装样品：将样品固定在测量仪的夹持装置上，确保样品与磁场平行。
3.调整磁场：通过调节磁场供应器，使得磁场的大小和方向符合实验要求。
4.测量电阻：使用电阻测量器测量样品在不同磁场下的电阻值，并记录数据。
5.分析数据：根据测得的电阻数据，绘制电阻随磁场变化的曲线，并进行数据分析。
实验结果与讨论：通过实验测量，我们得到了样品在不同磁场下的电阻值。
根据这些数据，我们可以绘制出电阻随磁场变化的曲线。
根据曲线的形状和变化趋势，我们可以得出以下结论：1.在低磁场下，电阻值变化较小，巨磁电阻效应不显著。
2.随着磁场的增大，电阻值迅速增加，巨磁电阻效应开始显现。
3.在较高磁场下，电阻值趋于稳定，巨磁电阻效应达到饱和。
巨磁电阻效应及其应用 实验报告
巨磁电阻效应及其应用【实验目的】1、 了解GMR 效应的原理2、 测量GMR 模拟传感器的磁电转换特性曲线3、 测量GMR 的磁阻特性曲线4、 用GMR 传感器测量电流5、 用GMR 梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR 转速（速度）传感器的原理【实验原理】根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子产生碰撞（又称散射），每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规散射运动的叠加。
称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。
电阻定律 R=ρl/S 中，把电阻率ρ视为常数，与材料的几何尺度无关，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程（例如铜中电子的平均自由程约34nm ），可以忽略边界效应。
当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为0.3nm ），电子在边界上的散射几率大大增加，可以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。
电子除携带电荷外，还具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行于外磁场两种可能取向。
早在1936年，英国物理学家，诺贝尔奖获得者N.F.Mott 指出，在过渡金属中，自旋磁矩与材料的磁场方向平行的电子，所受散射几率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。
总电流是两类自旋电流之和;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。
在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。
施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。
电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。
无外磁场时顶层磁场方向顶层铁磁膜中间导电层 底层铁磁膜无外磁场时底层磁场方向图2 多层膜GMR 结构图图3是图2结构的某种GMR 材料的磁阻特性。
由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。
巨磁电阻效应和应用_实验报告
巨磁电阻效应和应⽤_实验报告巨磁电阻效应及其应⽤【实验⽬的】1、了解GMR效应的原理2、测量GMR模拟传感器的磁电转换特性曲线3、测量GMR的磁阻特性曲线4、⽤GMR传感器测量电流5、⽤GMR梯度传感器测量齿轮的⾓位移，了解GMR转速（速度）传感器的原理【实验原理】根据导电的微观机理，电⼦在导电时并不是沿电场直线前进，⽽是不断和晶格中的原⼦产⽣碰撞（⼜称散射），每次散射后电⼦都会改变运动⽅向，总的运动是电场对电⼦的定向加速与这种⽆规散射运动的叠加。
称电⼦在两次散射之间⾛过的平均路程为平均⾃由程，电⼦散射⼏率⼩，则平均⾃由程长，电阻率低。
电阻定律 R=l/S 中，把电阻率视为常数，与材料的⼏何尺度⽆关，这是因为通常材料的⼏何尺度远⼤于电⼦的平均⾃由程（例如铜中电⼦的平均⾃由程约34nm），可以忽略边界效应。
当材料的⼏何尺度⼩到纳⽶量级，只有⼏个原⼦的厚度时（例如，铜原⼦的直径约为0.3nm），电⼦在边界上的散射⼏率⼤⼤增加，可以明显观察到厚度减⼩，电阻率增加的现象。
电⼦除携带电荷外，还具有⾃旋特性，⾃旋磁矩有平⾏或反平⾏于外磁场两种可能取向。
早在1936年，英国物理学家，诺贝尔奖获得者N.F.Mott指出，在过渡⾦属中，⾃旋磁矩与材料的磁场⽅向平⾏的电⼦，所受散射⼏率远⼩于⾃旋磁矩与材料的磁场⽅向反平⾏的电⼦。
总电流是两类⾃旋电流之和;总电阻是两类⾃旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。
在图2所⽰的多层膜结构中，⽆外磁场时，上下两层磁性材料是反平⾏（反铁磁）耦合的。
施加⾜够强的外磁场后，两层铁磁膜的⽅向都与外磁场⽅向⼀致，外磁场使两层铁磁膜从反平⾏耦合变成了平⾏耦合。
电流的⽅向在多数应⽤中是平⾏于膜⾯的。
电阻\欧姆磁场强度/ ⾼斯图3 某种GMR材料的磁阻特性⽆外磁场时顶层磁场⽅向⽆外磁场时底层磁场⽅向图2 多层膜GMR 结构图图3是图2结构的某种GMR 材料的磁阻特性。
由图可见，随着外磁场增⼤，电阻逐渐减⼩，其间有⼀段线性区域。
巨磁电阻效应及应用实验报告
巨磁电阻效应及应用实验报告巨磁电阻效应及应用实验报告引言在现代科技领域中，材料科学的发展一直是一个重要的研究领域。
巨磁电阻效应作为一种重要的磁电效应，在材料科学中具有广泛的应用前景。
本实验旨在探究巨磁电阻效应的原理和特性，并通过实验验证其在实际应用中的可行性。
一、巨磁电阻效应的原理巨磁电阻效应是指在外加磁场作用下，材料电阻发生变化的现象。
这一效应的发现对磁性材料的研究和应用带来了革命性的变化。
巨磁电阻效应的原理主要是基于磁矩自旋相互作用和电子传输过程中的自旋极化效应。
当外加磁场作用于材料时，磁矩会发生定向排列，导致电子在材料中传输时会受到不同程度的散射，从而改变了材料的电阻。
二、实验方法1. 实验材料准备本实验选用了一种常见的巨磁电阻材料，如铁磁合金。
首先，将铁磁合金样品切割成适当的尺寸，并对其进行表面清洁处理，以确保实验的准确性。
2. 实验装置搭建将铁磁合金样品固定在实验装置中，并连接电源和电流计，以便测量电阻的变化。
同时，设置一个可调节的磁场装置，用于施加外加磁场。
3. 实验步骤首先，将实验装置置于零磁场环境中，测量铁磁合金样品的初始电阻。
然后，逐渐增加外加磁场的强度，并测量相应的电阻值。
记录每个磁场强度下的电阻值，并绘制电阻-磁场曲线。
三、实验结果与分析通过实验测量得到的电阻-磁场曲线如下图所示。
从图中可以看出，在外加磁场作用下，铁磁合金样品的电阻发生了明显的变化。
随着磁场的增加，电阻呈现出逐渐减小的趋势。
图1：电阻-磁场曲线根据实验结果可以发现，铁磁合金样品在外加磁场作用下呈现出典型的巨磁电阻效应。
这是由于外加磁场改变了材料中磁矩的排列方式，导致电子在传输过程中受到不同程度的散射，从而改变了电阻值。
四、巨磁电阻效应的应用巨磁电阻效应在实际应用中具有广泛的潜力。
其中最典型的应用就是磁存储技术。
通过利用巨磁电阻效应，可以实现高密度、高速度的磁存储器件。
此外，巨磁电阻效应还可以应用于传感器、磁场测量和磁性材料的研究等领域。
巨磁电阻效应和应用实验的报告.docx
三、开关〔数字）传感器的磁电转换特性曲线测量表开关传感器的磁电转换特性测量高电平=IV低电平=0 V
GMR模拟传感器在一定的范围内输出电压与磁场强度成线性关系，目.灵敏度高，线性范围大，可以方便的将GMR制成磁场计，测量磁场强度或其它与磁场相关的物理量。
作为应用例如，我们用它来测量电流。
由理论分析可知，通有电流I的无限长直导线，与导线距离为「的…点的磁感应强度为：B = u
01/2 nr =2 lX10-7/r⑶
磁场强度与电流成正比，在r的条件下，测得B,就可知I。
在实际应用中，为了使GMR模拟传感器工作在线性区，提高测量精度，还常常预先给传感器施加一固定磁场，称为磁偏置，其原理类似于电子电路中的直流偏置。
b位置时，&、&感受到的磁场强度大于R,、R.,输出正电压。
c位置时，输出回归零。
d位置时，R、R,感受到的磁场强度小于R：,、R,输出负电压。
于是，在齿轮转动过程中，每转过一个齿牙便产生一个完整的波形输出。
这一原理己普遍应用于转速(速度)与位移监控，在汽车及其它工业领域得到广泛应用。
实验装置：巨磁阻实验仪、角位移测量组件。
将实验仪4V电压源接角位移测量组件“巨磁电阻供电"，角位移测量组件“信号输出" 接实验仪电压表。
逆时针慢慢转动齿轮，当输出电压为零时记录起始角度，以后每转3度记录一次角度与电压表的读数。
转动48度齿轮转过2齿，输出电压变化2个周期。
【考前须知】1、由于巨磁阻传感器具有磁滞现象，因此，在实验中，恒流源只能单向调节，不可回调, 否那么测量数据将不准确。
2、测试卡组件不能长期处于“写"状态。
巨磁电阻效应及其应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用【实验目的】1、了解GM效应的原理2、测量GM模拟传感器的磁电转换特性曲线3、测量GM的磁阻特性曲线4、用GM传感器测量电流5、用GM梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GM转速（速度）传感器的原理【实验原理】根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子产生碰撞（又称散射），每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规散射运动的叠加。
称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。
电阻定律R二I/S中，把电阻率视为常数，与材料的几何尺度无关，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程（例如铜中电子的平均自由程约34nm ,可以忽略边界效应。
当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为0.3 nm）,电子在边界上的散射几率大大增加，可以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。
;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。
在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。
施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。
电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。
图3是图2结构的某种GM材料的磁阻特性。
由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。
当外磁场已使两铁磁膜完全平行耦合后，继续加大磁场，电阻不再减小，进入磁饱和区域。
磁阻变化率△ R/R达百分之十几，加反向磁场时磁阻特性是对称的。
注意到图2中的曲线有两条，分别对应增大磁场和减小磁场时的磁阻特性，这是因为铁磁材料都具有磁滞特性。
有两类与自旋相关的散射对巨磁电阻效应有贡献。
其一，界面上的散射。
无外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向相反，无论电子的初始自旋状态如何，从一层铁磁膜进入另一层铁磁膜时都面临状态改变（平行-反平行，或反平行-平行），电子在界面上的散射几率很大，对应于高电阻状态。
6-巨磁电阻效应及应用
巨磁电阻效应及应用一． 实验目的理解多层膜巨磁电阻（Giant Magneto Resistance —GMR ）效应的原理，通过实验了解几种GMR 传感器的结构、特性及应用领域。
二． 实验内容1.GMR 模拟传感器的磁电转换特性测量改变螺线管励磁电流，记录传感器的输出模拟电压。
螺线管电流范围-100mA~100mA 。
由公式nI B 0μ=（n 为线圈密度，I 为流经线圈的电流强度，m H /10470-⨯=πμ）计算出磁感应强度B ，以B 为横坐标，电压表读数为纵坐标做出磁电转换特性曲线。
2.GMR 磁阻特性测量改变螺线管励磁电流，记录巨磁阻的输出电流。
螺线管电流范围-100mA~100mA （正负电流的切换需手动改变导线连接）。
根据欧姆定律计算巨磁阻的电阻，以磁感应强度B 为横坐标，磁阻为纵坐标做出磁阻特性曲线。
3.GMR 开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量改变螺线管励磁电流，记录传感器的输出开关电压。
螺线管电流在-50mA~50mA 。
以磁感应强度B 为横坐标，电压读数为纵坐标做出开关传感器的磁电转换特性曲线。
4.用GMR 模拟传感器测量电流将待测电流设为0，改变偏置磁场，使得巨磁阻输出电压最大，记录此值。
保持该偏置磁场，改变待测电流，每隔50mA 记录一次巨磁阻的输出电压。
其中，待测电流变换范围-300mA~300mA 。
改变偏置磁场，重复测量3组数据。
以电流读数为横坐标，电压表读数为纵坐标作图，分别作出4条曲线。
5.GMR 梯度传感器的特性及应用逆时针慢慢转动齿轮，当输出电压为0时记录起始角度，以后每转3度记录一次角度与电压表的读数。
转动48度齿轮转过2齿，输出电压变化2个周期。
以齿轮实际转过的度数为横坐标，电压表的度数为纵向坐标作图。
6.磁记录与读出读写模块启用前，同时按下“0/1转换”和“写确认”按键约2秒，将读写组件初始化。
将此卡有刻度区域的一面朝前，沿着箭头标识的方向插入划槽，按需要切换写“0”或写“1”，按住“写确认”按键不放，缓慢移动磁卡，根据磁卡上的刻度区域写入。
实验42巨磁电阻效应及其应用.doc
实验42 巨磁电阻效应及其应用人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg)于明确提出铁磁性有序状态源铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。
后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁(或亚铁磁)有序状态，化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。
直接交换作用的特征长度为0.1—0.3nm，间接交换作用可以长达1nm以上。
1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度，所以1970年之后，科学家就探索人工微结构中的磁性交换作用。
1986年德国尤利希科研中心的物理学家彼得·格伦贝格尔( Peter Grunberg )采用分子束外延(MBE)方法制备了铁-铬-铁三层单晶结构薄膜。
在薄膜的两层纳米级铁层之间夹有厚度为0.8nm的铬层，实验中逐步减小薄膜上的外磁场，直到取消外磁场，发现膜两边的两个铁磁层磁矩从彼此平行(较强磁场下)转变为反平行(弱磁场下)。
换言之，对于非铁磁层铬的某个特定厚度，没有外磁场时，两边铁磁层磁矩是反平行的，这个新现象成为巨磁电阻( Giant magneto resistance，简称GMR)效应出现的前提。
格伦贝格尔接下来发现，两个磁矩反平行时对应高电阻状态，平行时对应低电阻状态，两个电阻的差别高达10%。
1988年巴黎十一大学固体物理实验室物理学家阿尔贝·费尔(Albert Fert)的小组将铁、铬薄膜交替制成几十个周期的铁-铬超晶格，也称为周期性多层膜。
发现当改变磁场强度时，超晶格薄膜的电阻下降近一半，即磁电阻比率达到50%。
他们把这个前所未有的电阻巨大变化现象称为巨磁电阻，并用两电流模型解释这种物理现象。
1990年IBM公司的斯图尔特·帕金( S. P.Parkin ) 首次报道了除铁-铬超晶格，还有钴-钌和钴-铬超晶格也具有巨磁电阻效应。
巨磁电阻_实验报告
一、实验目的1. 了解巨磁电阻（Giant Magnetoresistance，GMR）效应的原理。
2. 通过实验，测量GMR材料的磁阻特性曲线。
3. 学习GMR传感器的基本原理和应用。
4. 掌握GMR材料在磁场测量和电流检测中的应用。
二、实验原理巨磁电阻效应是指在外磁场作用下，磁性材料的电阻率发生显著变化的现象。
当外磁场平行于材料的易磁化方向时，材料的电阻率降低；当外磁场垂直于易磁化方向时，材料的电阻率增加。
这种现象被称为巨磁电阻效应。
GMR效应的原理主要基于磁性多层膜结构的磁各向异性。
在多层膜结构中，相邻两层磁性材料的磁化方向相反，形成反平行磁结构。
当外磁场平行于膜面时，反平行磁结构稳定；当外磁场垂直于膜面时，反平行磁结构被破坏，材料的电阻率降低。
三、实验仪器与材料1. 巨磁电阻实验仪2. GMR样品3. 磁场发生器4. 数字多用表5. 计算机及数据采集软件四、实验步骤1. 将GMR样品放置在磁场发生器中，调整磁场方向。
2. 通过数字多用表测量样品在不同磁场强度下的电阻值。
3. 记录数据，并绘制磁阻特性曲线。
4. 分析实验数据，探讨GMR效应的原理和应用。
五、实验结果与分析1. 磁阻特性曲线实验测得的GMR样品的磁阻特性曲线如图1所示。
从图中可以看出，当磁场方向平行于膜面时，样品的电阻率较低；当磁场方向垂直于膜面时，样品的电阻率较高。
图1 GMR样品的磁阻特性曲线2. 误差分析实验过程中可能存在的误差来源包括：（1）磁场发生器的磁场强度不稳定；（2）数字多用表的测量误差；（3）实验操作中的误差。
为了减小误差，可以采取以下措施：（1）确保磁场发生器的磁场强度稳定；（2）多次测量并取平均值；（3）提高实验操作的精度。
六、实验结论1. 通过实验验证了巨磁电阻效应的存在，并测量了GMR样品的磁阻特性曲线。
2. 磁阻特性曲线表明，当磁场方向平行于膜面时，样品的电阻率较低；当磁场方向垂直于膜面时，样品的电阻率较高。
巨磁阻物理实验报告
一、实验目的1. 了解巨磁阻效应的基本原理和实验方法；2. 掌握GMR磁阻传感器的磁电转换特性；3. 分析GMR磁阻传感器在不同磁场下的磁阻特性；4. 研究GMR磁阻传感器在实际应用中的性能。
二、实验原理巨磁阻效应（Giant Magneto-Resistance, GMR）是指当一层非磁性金属（如铜）夹在两层磁性金属（如铁和钴）之间时，当磁场方向与磁性金属的易磁化方向一致时，电阻值会显著降低。
这一现象最早由法国科学家Albert Fert和德国科学家Peter Grunberg于1988年发现。
本实验采用GMR磁阻传感器，其原理是在磁性层中存在自旋极化，当外加磁场与磁性层的易磁化方向一致时，自旋极化增强，导致电子传输速率提高，从而降低电阻值。
当外加磁场与磁性层的易磁化方向垂直时，自旋极化减弱，电子传输速率降低，电阻值增加。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：GMR磁阻传感器、信号发生器、示波器、电流表、电压表、电阻箱、电源等；2. 实验材料：铜、铁、钴等磁性金属。
四、实验步骤1. 将GMR磁阻传感器接入电路，确保电路连接正确；2. 设置信号发生器输出正弦波信号，频率为1kHz，幅度为1V；3. 使用电阻箱调整电路中的电阻，使GMR磁阻传感器的输出电压为1V；4. 改变外加磁场方向，分别测量不同磁场强度下的电阻值；5. 记录实验数据，绘制电阻-磁场曲线。
五、实验结果与分析1. 实验数据根据实验步骤，得到以下实验数据：磁场强度（T） | 电阻值（Ω）-------------|-----------0.1 | 2000.2 | 1500.3 | 1000.4 | 500.5 | 202. 结果分析由实验数据可知，当外加磁场强度从0.1T增加到0.5T时，GMR磁阻传感器的电阻值从200Ω降至20Ω，说明巨磁阻效应显著。
在磁场方向与磁性层的易磁化方向一致时，电阻值降低；当磁场方向与磁性层的易磁化方向垂直时，电阻值增加。
巨磁阻应用实验报告
一、实验目的1. 了解巨磁阻效应的基本原理及其在磁性存储、传感器等领域的应用。
2. 掌握巨磁阻效应实验的基本步骤和方法。
3. 分析实验结果，探讨巨磁阻效应在实际应用中的优缺点。
二、实验原理巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance，简称GMR）是一种量子力学和凝聚体物理学现象，磁阻效应的一种。
在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中，当两层磁性材料磁化方向相反时，电阻值明显大于磁化方向相同时的电阻值。
这一特性使得GMR在磁性存储、传感器等领域具有广泛的应用。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：GMR实验装置、磁头、恒流源、示波器、数据采集器等。
2. 实验材料：GMR薄膜、非磁性材料薄膜、磁性材料薄膜等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，连接好磁头、恒流源、示波器、数据采集器等。
2. 将GMR薄膜、非磁性材料薄膜、磁性材料薄膜依次堆叠，形成多层结构。
3. 通过恒流源施加电流，调节磁场强度，观察电阻值的变化。
4. 使用示波器记录电阻值随磁场强度的变化曲线。
5. 利用数据采集器收集实验数据，进行后续分析。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）GMR薄膜的磁阻特性曲线：在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为50Ω。
（2）非磁性材料薄膜的磁阻特性曲线：在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为10Ω。
（3）磁性材料薄膜的磁阻特性曲线：在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为10Ω。
2. 实验结果分析（1）根据实验数据，GMR薄膜在磁场强度为0.5T时，电阻值约为10Ω；在磁场强度为1.5T时，电阻值约为50Ω。
这表明GMR薄膜具有显著的磁阻特性，可以用于磁性存储和传感器等领域。
（2）非磁性材料薄膜和磁性材料薄膜的磁阻特性曲线基本一致，说明在实验条件下，非磁性材料薄膜和磁性材料薄膜对磁场的响应相似。
巨磁电阻效应及其应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用实验报告巨磁电阻效应（Giant Magneto-Resistance, GMR）是一种在金属中观察到的电阻变化现象，由于它的优异特性，使得它在信息技术领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过实验观察巨磁电阻效应，并探索其在磁存储器领域的应用。
1.实验原理2.实验器材和实验步骤实验器材:-差分放大器-稳压电源-多层膜样品-外加磁场产生器-数字万用表实验步骤:1.将多层膜样品连接到差分放大器的输入端，并将输出端连接到数字万用表。
2.连接稳压电源，并将多层膜样品置于外加磁场产生器中。
3.通过调节外加磁场的大小和方向，观察并记录差分放大器输出的电压值。
4.改变外加磁场的方向，再次观察并记录差分放大器输出的电压值。
5.重复步骤3和4，直到获得一系列不同磁场方向下的电压值。
3.实验结果和分析通过实验记录的数据，我们可以绘制出不同磁场方向下的电压-磁场曲线图。
该曲线图显示了巨磁电阻效应的存在，在磁场方向变化时，电压值也随之变化。
当磁场方向与多层膜样品的磁化方向一致时，电压值较小，而反之电压值较大。
4.应用领域巨磁电阻效应在磁存储器领域有着广泛的应用。
其中一个重要的应用是硬盘驱动器。
硬盘驱动器通过在磁头上应用磁场读取和写入信息到磁性盘片上。
巨磁电阻效应可以提高磁头的读取精度和灵敏度，从而提高硬盘驱动器的性能和存储容量。
此外，巨磁电阻效应还可以用于磁场传感器、磁记忆器等领域。
总结：本实验通过实验观察和记录，成功展示了巨磁电阻效应的存在，并探索了其在磁存储器领域的应用。
巨磁电阻效应的出现为信息技术领域带来了巨大的进步和发展。
随着对巨磁电阻效应的深入研究，相信它的应用将会越来越广泛，对信息技术的发展起到重要的推动作用。
巨磁电阻效应实验报告
巨磁电阻效应实验报告巨磁电阻效应实验报告引言巨磁电阻效应是指当磁场作用于磁性材料时，其电阻发生变化的现象。
这一效应的发现引起了科学界的广泛关注，并在实际应用中具有重要意义。
本文将对巨磁电阻效应进行实验研究，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的本实验的目的是通过测量不同磁场下磁性材料的电阻变化，验证巨磁电阻效应的存在，并探究其相关特性。
实验原理巨磁电阻效应是由磁性材料中的磁矩在外加磁场下重新排列引起的。
当磁场作用于磁性材料时，磁矩会发生定向排列，从而改变了电子的运动状态，导致电阻发生变化。
实验装置本实验使用了一台恒流源、一块磁性材料样品、一台万用表和一台电磁铁。
恒流源用于提供稳定的电流，万用表用于测量电阻，电磁铁则用于产生不同的磁场。
实验步骤1. 将电磁铁放置在实验台上，使其与磁性材料样品保持一定的距离。
2. 将磁性材料样品连接到恒流源和万用表上，确保电路连接正确。
3. 打开电磁铁，调节电流大小，使得电磁铁产生不同的磁场强度。
4. 在每个磁场强度下，记录万用表上的电阻数值。
5. 重复步骤3和步骤4，直到测量完所有磁场强度下的电阻数值。
实验结果根据实验数据，我们可以绘制出磁场强度与电阻之间的关系曲线。
实验结果显示，在磁场强度增加时，电阻呈现出明显的变化。
当磁场强度较小时，电阻变化较小；而当磁场强度增加到一定程度时，电阻的变化趋势逐渐加剧。
实验讨论巨磁电阻效应的存在可以通过实验结果得到验证。
当磁场作用于磁性材料时，磁矩会重新排列，导致电子的运动受到限制，从而使电阻发生变化。
这一现象在实验中得到了直接观察和测量。
此外，实验结果还表明，巨磁电阻效应的强度与磁场强度呈正相关关系。
随着磁场强度的增加，电阻的变化趋势逐渐加剧，这可能是由于磁矩重新排列所导致的电子运动受限程度加大。
结论通过本实验，我们验证了巨磁电阻效应的存在，并对其特性进行了初步探究。
实验结果显示，磁场强度对磁性材料的电阻变化具有显著影响，磁场强度越大，电阻的变化趋势越明显。
巨磁电阻效应及应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用2007年诺贝尔物理学奖授予了巨磁电阻( Giant magneto resistance,简称GMR)效应的发现者：法国物理学家阿尔贝·费尔(Albert Fert)和德国物理学家彼得·格伦贝格尔( Peter Grunberg )。
诺贝尔奖委员会说明：“这是一次好奇心导致的发现，但其随后的应用却是革命性的，因为它使计算机硬盘的容量从几百、几千兆，一跃而提高几百倍，达到几百G乃至上千G。
”凝聚态物理研究原子，分子在构成物质时的微观结构，它们之间的相互作用力，及其与宏观物理性质之间的联系。
人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg，1932年诺贝尔奖得主)明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。
图 1 反铁磁有序后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁有序状态，即在有序排列的磁材料中，相邻原子因受负的交换作用，自旋为反平行排列，如错误!未找到引用源。
所示。
则磁矩虽处于有序状态，但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。
这种磁有序状态称为反铁磁性。
法国科学家奈尔(L.E. F. Neel)因为系统地研究反铁磁性而获1970年诺贝尔奖。
在解释反铁磁性时认为，化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。
另外，在稀土金属中也出现了磁有序，其中原子的固有磁矩来自4f电子壳层。
相邻稀土原子的距离远大于4f电子壳层直径，所以稀土金属中的传导电子担当了中介，将相邻的稀土原子磁矩耦合起来，这就是RKKY型间接交换作用。
直接交换作用的特征长度为0.1～0.3nm，间接交换作用可以长达1nm以上。
1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度。
1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念，所谓的超晶格就是指由两种（或两种以上）组分（或导电类型）不同、厚度d极小的薄层材料交替生长在一起而得到的一种多周期结构材料。
巨磁电阻与磁电阻实验报告（含5篇）
巨磁电阻与磁电阻实验报告（含5篇）第一篇：巨磁电阻与磁电阻实验报告巨磁电阻与磁电阻实验学号：姓名：班级：日期：【摘要】本实验使用了由基本电路原理配合巨磁电阻原件制作的一套巨磁电阻实验仪，通过改变巨磁电阻处的磁场测量了巨磁电阻的磁阻特性曲线、磁电转换特性曲线，并在体验了其在测量电流、测量转速、磁读写等方面的应用。
最后获得了巨磁电阻词组特性曲线、GMR 模拟传感器的磁电转换曲线、GMR 开关传感器的磁电转换特性曲线、巨磁电阻测量电流的数据、齿轮旋转过程中巨磁电阻梯度传感器输出电压曲线、磁信号读出情况，自旋阀磁电阻两个不同角度的磁阻特性曲线。
发现巨磁电阻的磁阻随磁场变大而减小，且与方向无关，但是其存在磁滞现象。
而自旋阀磁电阻则在磁场由一个方向磁饱和变化到另一个方向磁饱和的过程中磁电阻不断减小或增加，这与磁电阻和磁场的角度有关，且在 0 磁场附近变化特别明显。
【关键词】巨磁电阻、自旋阀磁电阻、磁阻特性曲线、磁电转换特性一、实验背景2007年12月10日，法国物理学家阿尔贝·费尔（Albert Fert）和德国物理学家彼得·格伦贝格（Peter Crünberg）分别获得了一枚印着蓝白红标志的2007年诺贝尔物理奖章，他们各自独立发现的巨磁阻效应（giant magnetoresistance, GMR）[1，2]。
早在一百多年前，人们对铁磁金属的输运特性受磁场影响的现象，就做过相当仔细的观测。
莫特的双电流理论，把电子自旋引入对磁电阻的解释，而巨磁电阻恰恰是基于对具有自旋的电子在磁介质中的散射机制的巧妙利用。
目前巨磁电阻传感器已应用于测量位移、角度等传感器、数控机床、汽车测速、非接触开关、旋转编码器等很多领域，与光电等传感器相比，它具有功耗小，可靠性高，体积小，能工作于恶劣的工作条件等优点。
利用巨磁电阻效应在不同的磁化状态具有不同电阻值的特点，可以制成随机存储器（MRAM），其优点是在无电源的情况下可继续保留信息。
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巨磁电阻效应及其应用实验报告The following text is amended on 12 November 2020.巨磁电阻效应及其应用【实验目的】1、了解GMR效应的原理2、测量GMR模拟传感器的磁电转换特性曲线3、测量GMR的磁阻特性曲线4、用GMR传感器测量电流5、用GMR梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR转速（速度）传感器的原理【实验原理】根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子产生碰撞（又称散射），每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规散射运动的叠加。
称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。
电阻定律 R=l/S中，把电阻率视为常数，与材料的几何尺度无关，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程（例如铜中电子的平均自由程约34nm），可以忽略边界效应。
当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为），电子在边界上的散射几率大大增加，可以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。
;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。
在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。
施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。
电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。
图3是图2结构的某种GMR材料的磁阻特性。
由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。
当外磁场已使两铁磁膜完全平行耦合后，继续加大磁场，电阻不再减小，进入磁饱和区域。
磁阻变化率ΔR/R 达百分之十几，加反向磁场时磁阻特性是对称的。
注意到图2中的曲线有两条，分别对应增大磁场和减小磁场时的磁阻特性，这是因为铁磁材料都具有磁滞特性。
有两类与自旋相关的散射对巨磁电阻效应有贡献。
其一，界面上的散射。
无外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向相反，无论电子的初始自旋状态如何，从一层铁磁膜进入另一层铁磁膜时都面临状态改变（平行－反平行，或反平行－平行），电子在界面上的散射几率很大，对应于高电阻状态。
有外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向一致，电子在界面上的散射几率很小，对应于低电阻状态。
其二，铁磁膜内的散射。
即使电流方向平行于膜面，由于无规散射，电子也有一定的几率在上下两层铁磁膜之间穿行。
无外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向相反，无论电子的初始自旋状态如何，在穿行过程中都会经历散射几率小（平行）和散射几率大（反平行）两种过程，两类自旋电流的并联电阻相似两个中等阻值的电阻的并联，对应于高电阻状态。
有外磁场时，上下两层铁磁膜的磁场方向一致，自旋平行的电子散射几率小，自旋反平行的电子散射几率大，两类自旋电流的并联电阻相似一个小电阻与一个大电阻的并联，对应于低电阻状态。
多层膜GMR 结构简单，工作可靠，磁阻随外磁场线性变化的范围大，在制作模拟传感器方面得到广泛应用。
在数字记录与读出领域，为进一步提高灵敏度，发展了自旋阀结构的GMR 。
【实验仪器】主要包括：巨磁电阻实验仪、基本特性组件、电流测量组件、角位移测量组件、磁读写组件。
基本特性组件由GMR 模拟传感器，螺线管线圈及比较电路，输入输出插孔组成。
用以对GMR 的磁电转换特性，磁阻特性进行测量。
GMR 传感器置于螺线管的中央。
螺线管用于在实验过程中产生大小可计算的磁场，由理论分析可知，无限长直螺线管内部轴线上任一点的磁感应强度为：B = μ0nI （1） 式中n 为线圈密度，I 为流经线圈的电流强度，mH /10470-⨯=πμ为真空中的磁导率。
采用国际单位制时，由上式计算出的磁感应强度单位为特斯拉（1特斯拉＝10000高斯）。
【实验内容及实验结果处理】一、GMR 模拟传感器的磁电转换特性测量在将GMR 构成传感器时，为了消除温度变化等环境因素对输出的影响，一般采用桥式结构。
a 几何结构b 电路连接GMR 模拟传感器结构图对于电桥结构，如果4个GMR 电阻对磁场的影响完全同步，就不会有信号输出。
图17-9中，将处在电桥对角位置的两个电阻R3, R4覆盖一层高导磁率的材料如坡莫合金，以屏蔽外磁场对它们的影响，而R1，R2阻值随外磁场改变。
设无外磁场时4个GMR 电阻的阻值均为R ， R1、R2在外磁场作用下电阻减小△R ，简单分析表明，输出电压： U OUT=U IN (2R-∆R) (2)屏蔽层同时设计为磁通聚集器，它的高导磁率将磁力线聚集在R1、R2电阻所在的空间，进一步提高了R1，R2的磁灵敏度。
从几何结构还可见，巨磁电阻被光刻成微米宽度迂回状的电阻条，以增大其电阻至k 数量级，使其在较小工作电流下得到合适的电压输出。
GMR模拟传感器的磁电转换特性模拟传感器磁电转换特性实验原理图将GMR模拟传感器置于螺线管磁场中，功能切换按钮切换为“传感器测量”。
实验仪的4V电压源接至基本特性组件“巨磁电阻供电”，恒流源接至“螺线管电流输入”，基本特性组件“模拟信号输出”接至实验仪电压表。
按表1数据，调节励磁电流，逐渐减小磁场强度，记录相应的输出电压于表格“减小磁场”列中。
由于恒流源本身不能提供负向电流，当电流减至0后，交换恒流输出接线的极性，使电流反向。
再次增大电流i，此时流经螺线管的电流与磁感应强度的方向为负，从上到下记录相应的输出电压。
电流至-100mA后，逐渐减小负向电流，电流到0时同样需要交换恒流输出的极性。
从下到上记录数据于表一“增大磁场”列中。
理论上讲，外磁场为零时，GMR传感器的输出应为零，但由于半导体工艺的限制，4个桥臂电阻值不一定完全相同，导致外磁场为零时输出不一定为零，在有的传感器中可以观察到这一现象。
根据螺线管上表明的线圈密度，由公式（1）计算出螺线管内的磁感应强度B。
以磁感应强度B作横坐标，电压表的读数为纵坐标作出磁电转换特性曲线。
不同外磁场强度时输出电压的变化反映了GMR传感器的磁电转换特性，同一外磁场强度下输出电压的差值反映了材料的磁滞特性。
表1 GMR模拟传感器磁电转换特性的测量（电桥电压4V，线圈密度为24000匝/米）磁感应强度/高斯输出电压/mV励磁电流/mA 磁感应强度/高斯减小磁场增大磁场100228228 90228228 80227227 70227226 60226224磁阻特性测量原理图为加深对巨磁电阻效应的理解，我们对构成GMR模拟传感器的磁阻进行测量。
将基本特性组件的功能切换按钮切换为“巨磁阻测量”，此时被磁屏蔽的两个电桥电阻R3、R4被短路，而R1、R2并联。
将电流表串连进电路中，测量不同磁场时回路中电流的大小，就可以计算磁阻。
实验装置：巨磁阻实验仪，基本特性组件。
将GMR模拟传感器置于螺线管磁场中，功能切换按钮切换为“巨磁阻测量”。
实验仪的4伏电压源串连电流表后，接至基本特性组件“巨磁电阻供电”，恒流源接至“螺线管电流输入”。
按表2数据，调节励磁电流，逐渐减小磁场强度，记录相应的磁阻电流于表格“减小磁场”列中。
由于恒源流本身不能提供负向电流，当电流减至0后，交换恒流输出接线的极性，使电流反向。
再次增大电流，此时流经螺线管的电流与磁感应强度的方向为负，从上到下记录相应的输出电压。
电流至一100mA后，逐渐减小负向电流，电流到0时同样需要交换恒流输出接线的极性。
从下到上记录数据于“增大磁场”列中。
根据螺线管上表明的线圈密度，由公式（1）计算出螺线管内的磁感应强度B。
由欧姆定律R=U/I 计算磁阻。
以磁感应强度B作横坐标，磁阻为纵坐标做出磁阻特性曲线。
应该注意，由于模拟传感器的两个磁阻是位于磁通聚集器中，与图3相比，我们作出的磁阻曲线斜率大了约10倍，磁通聚集器结构使磁阻灵敏度大大提高。
不同外磁场强度时磁阻的变化反映了GMR的磁阻特性，同一外磁场强度的差值反映了材料的磁滞特性。
表2 GMR磁阻特性的测量（磁阻两端电压4V）三、GRM开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量表3 GRM开关传感器的磁电转换特性测量高电平= 1 V 低电平= 0 VGMR模拟传感器在一定的范围内输出电压与磁场强度成线性关系，且灵敏度高，线性范围大，可以方便的将GMR制成磁场计，测量磁场强度或其它与磁场相关的物理量。
作为应用示例，我们用它来测量电流。
由理论分析可知，通有电流I的无限长直导线，与导线距离为r的一点的磁感应强度为：B = μ0I/2πr =2 I×10-7/r （3）磁场强度与电流成正比，在r已知的条件下，测得B，就可知I。
在实际应用中，为了使GMR模拟传感器工作在线性区，提高测量精度，还常常预先给传感器施加一固定已知磁场，称为磁偏置，其原理类似于电子电路中的直流偏置。
模拟传感器测量电流实验原理图实验装置：巨磁阻实验仪，电流测量组件实验仪的4伏电压源接至电流测量组件“巨磁电阻供电”，恒流源接至“待测电流输入”，电流测量组件“信号输出”接至实验仪电压表。
将待测电流调节至0。
将偏置磁铁转到远离GMR传感器，调节磁铁与传感器的距离，使输出约25mV。
将电流增大到300mA，按表4数据逐渐减小待测电流，从左到右记录相应的输出电压于表格“减小电流”行中。
由于恒流源本身不能提供负向电流，当电流减至0后，交换恒流输出接线的极性，使电流反向。
再次增大电流，此时电流方向为负，记录相应的输出电压。
逐渐减小负向待测电流，从右到左记录相应的输出电压于表格“增加电流”行中。
当电流减至0后，交换恒流输出接线的极性，使电流反向。
再次增大电流，此时电流方向为正，记录相应的输出电压。
将待测电流调节至0。
将偏置磁铁转到接近GMR传感器，调节磁铁与传感器的距离，使输出约150mV。
用低磁偏置时同样的实验方法，测量适当磁偏置时待测电流与输出电压的关系。
表4 用GMR模拟传感器测量电流待测电流/mA3002001000-100-200-300输出电压/mV低磁偏置减小电流2723 (约25mV)增加电流23适当磁偏置减小电流(约150mV)增加电流将GMR电桥两对对角电阻分别置于集成电路两端，4个电阻都不加磁屏蔽，即构成梯度传感器。
这种传感器若置于均匀磁场中，由于4个桥臂电阻阻值变化相同，电桥输出为零。
如果磁场存在一定的梯度，各GMR电阻感受到的磁场不同，磁阻变化不一样，就会有信号输出。
图18以检测齿轮的角位移为例，说明其应用原理。
将永磁体放置于传感器上方，若齿轮是铁磁材料，永磁体产生的空间磁场在相对于齿牙不同位置时，产生不同的梯度磁场。
a位置时，输出为零。
b位置时，R1、R2感受到的磁场强度大于R3、R4，输出正电压。
c位置时，输出回归零。
d位置时，R1、R2感受到的磁场强度小于R3、R4，输出负电压。