磁阻效应实验

实验1： 磁阻效应实验

一、 实验目的

测量锑化铟传感器的电阻和磁感应强度的关系；

作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线； 对此关系曲线的非线性区域和线性区域进行曲线和直线拟合。

二、 实验内容

在锑化铟传感器的电流保持不变的条件下，测量锑化铟传感器的的电阻和磁感应强度的关系，作出/(0)R R ∆与感应强度B 的关系曲线，并进行曲线拟合。

三、 实验原理

一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化规律称为磁阻效应。当半导体处于磁场中时，半导体的载流子将受洛仑兹力的作用发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍耳电场。如果霍耳电场作用和某一速度的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小，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/(0)ρρ∆表示。其中(0)ρ为零磁场时的电阻率。设磁电阻电阻值在磁感应强度为B 的磁场中电阻率为(B)ρ，则()(0)B ρρρ∆=-。由于磁阻传感器电阻的相对变化率/(0)R R ∆正比于/(0)ρρ∆，这里R R()(0)B R ∆-＝因此也可以用磁阻传感器的电阻相对改变量/(0)R R ∆来表示磁阻效应的大小。测量磁电阻值R 与磁感应强度的关系实验装置如图所示：

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/(0)R R ∆正比于磁感应强度B 的二次方，而在强磁场中/(0)R R ∆与磁感应强度B 呈线性函数关系。

四、 实验组织运行要求

本实验采用集中与开放相结合方式运行。即导论课时以讨论和练习为主的集中模式进

行，操作课时以自主训练为主的开放模式进行。

五、 实验条件

FD －MR －II 型磁阻效应实验仪，电阻箱，导线若干 仪器面板图接线如下：

六、 实验步骤

按实验装置图连接导线，连接时注意要自备电阻箱和注意电压正负极；

调节电磁铁直流电流源，使电流I M 为零，调节毫特计调零旋钮，使示数为零。

将单刀双掷开关拨向2端，调节电阻箱示数使取样电阻为200Ω，调节InSb 传感器的电流，使得数字电压表示数为50Mv ，则取样电流为50Mv/200=0.25 mA 。

将单刀双掷开关拨向1端，记录数字毫伏表的示数，则在磁场为0时InSb 传感器的零场电阻为该示数除以取样电流；

调节电磁铁直流电流源，使毫特表示数分别为10，20.0，30.0毫特等如表数值，分别记录数字毫伏表读数。

对表1数值进行计算，分别求出InSb 传感器的电阻R 和/(0)R R ；

对表1数据在B ＜0.06T 时对/(0)R R ∆作出曲线拟合，并写出表达式； 对表1数据在B ＞0.12T 时对/(0)R R ∆作出曲线拟合；并写出表达式； 作出/(0)R R ∆与B 的关系图。 数据处理

取样电阻R ＝200Ω，电压U ＝50mV 取样电流I ＝0.25mA

对B ＜0.06T 时对/(0)R R ∆作出曲线拟合，结果为： （r= ）

对B ＞0.12T 时对/(0)R R ∆作出曲线拟合，其结果为： (r=0.9899)

/(0)R R ∆与B 的关系曲线

七、思考题

什么叫磁阻效应？霍尔传感器为何有磁阻效应？

2. InSb磁阻传感器在弱磁场和强磁场时的电阻值与磁感应强度关系有什么不同？

八、实验报告

1. 实验预习

在实验前每位同学都需要对本次实验进行认真的预习，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心中有数，但这些不要求写在预习报告中。

2. 实验记录

学生开始实验时，应该将记录本放在近旁，将实验中所做的每一步操作、观察到的现象和所测得的数据及相关条件如实地记录下来，并填入拟好的表格中。

实验记录中应有指导教师的签名。

3. 实验报告

实验报告应包括实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验数据、实验数据处理、列出并回答思考题、实验讨论。实验讨论中主要内容包括对实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，提出实验结论、误差分析或提出自己的看法等。

九、其它说明

操作本实验时一定注意取样电阻阻值取好之后再打开仪器电源，在操作过程中不能调节电阻箱的阻值，否则容易损坏仪器。