巨磁阻效应实验要点
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。
磁电阻效应实验报告
一、实验目的1. 理解磁电阻效应的基本原理和现象。
2. 掌握磁电阻效应实验的基本操作和数据处理方法。
3. 分析磁电阻效应在不同材料中的表现，了解其应用前景。
二、实验原理磁电阻效应是指当金属或半导体材料受到磁场作用时，其电阻值发生变化的现象。
根据磁电阻效应的原理，本实验主要分为以下三个部分：1. 磁阻效应：当磁场垂直于电流方向时，电阻值随磁场强度的增加而增加。
2. 巨磁电阻效应（GMR）：在多层膜结构中，由于电子的隧穿效应，当相邻两层膜的磁化方向相反时，电阻值显著降低。
3. 隧道磁电阻效应（TMR）：在隧道结中，当电子隧穿穿过绝缘层时，电阻值随磁场强度的变化而变化。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：磁电阻效应实验仪、磁场发生器、电流表、电压表、信号发生器、示波器、计算机等。
2. 实验材料：磁阻材料、多层膜材料、隧道结材料等。
四、实验步骤1. 磁阻效应实验：（1）将磁阻材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析磁阻效应。
2. 巨磁电阻效应（GMR）实验：（1）将多层膜材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析巨磁电阻效应。
3. 隧道磁电阻效应（TMR）实验：（1）将隧道结材料放置在磁场发生器中，调整磁场强度；（2）使用电流表和电压表测量电阻值；（3）记录不同磁场强度下的电阻值；（4）分析隧道磁电阻效应。
五、实验数据与结果1. 磁阻效应实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 1500.3 2000.4 2500.5 3002. 巨磁电阻效应（GMR）实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 500.3 200.4 100.5 53. 隧道磁电阻效应（TMR）实验数据：磁场强度（T）电阻值（Ω）0.1 1000.2 500.3 200.4 100.5 5六、实验分析与讨论1. 磁阻效应实验结果表明，随着磁场强度的增加，磁阻材料的电阻值逐渐增加。
巨磁阻效应实验报告
巨磁阻效应实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实验验证巨磁阻效应的存在，并探究其在磁性材料中的应用。
二、实验原理。
巨磁阻效应是指在外加磁场作用下，磁性材料的电阻发生显著变化的现象。
通俗地讲，当磁场的强度发生变化时，磁性材料中的电阻也会随之变化。
这一现象被广泛应用于磁场传感器、磁存储器等领域。
三、实验器材。
1. 磁性材料样品。
2. 电源。
3. 万用表。
4. 磁场强度测量仪。
四、实验步骤。
1. 将磁性材料样品置于外加磁场中，通过电源调节磁场强度；2. 使用万用表测量磁性材料样品在不同磁场强度下的电阻值；3. 利用磁场强度测量仪记录磁场强度与电阻值的对应关系。
五、实验结果与分析。
经过实验测量与记录，我们得到了磁性材料在不同磁场强度下的电阻值。
通过数据分析，我们发现磁性材料的电阻值随着外加磁场的强度发生显著变化，呈现出巨磁阻效应。
这一现象与实验原理相符合，证实了巨磁阻效应的存在。
六、实验结论。
本实验验证了巨磁阻效应的存在，并探究了其在磁性材料中的应用。
巨磁阻效应的发现为磁场传感器、磁存储器等领域的技术发展提供了重要的理论基础。
通过本实验，我们对巨磁阻效应有了更深入的了解，为相关领域的研究与应用提供了重要的参考。
七、参考文献。
1. 《巨磁阻效应在传感器中的应用研究》，XXX，XXX出版社，2008年。
2. 《磁性材料的电学性质研究》，XXX，XXX出版社，2010年。
八、致谢。
在此，特别感谢实验指导老师对本实验的指导与帮助，以及实验室同学们的配合与支持。
以上为本次巨磁阻效应实验的报告内容，谢谢阅读。
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。
巨磁电阻效应及应用 实验内容与操作
巨磁电阻效应及应用 实验内容与操作一、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，图10是某型号传感器的结构。
图10 GMR 模拟传感器结构图R 2R 1R 3 R 4输出－ 输入＋a 几何结构对于电桥结构，如果4个GMR 电阻对磁场的响应完全同步，就不会有信号输出。
图10中，将处在电桥对角位置的两个电阻R 3、R 4 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R 1、R 2 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 ，R 1、R 2 在外磁场作用下电阻减小ΔR ，简单分析表明，输出电压：UOUT = U IN ΔR/（2R-ΔR ） （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R 1、R 2电阻所在的空间,进一步提高了R 1、R 2 的磁灵敏度。
从图10的几何结构还可见，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 Ω数量级，使其在较小工作电流下得到合适的电压输出。
图11是某GMR 模拟传感器的磁电转换特性曲线。
图12是磁电转换特性的测量原理图。
图12 模拟传感器磁电转换特性实验原理图图11 GMR 模拟传感器的磁电转换特性 输出/V 磁感应强度/高斯 －30 －20 －10 0 10 20 30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“传感器测量”。
实验仪的4伏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，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。
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。
巨磁阻效应的实验报告
巨磁阻效应的实验报告巨磁阻效应的实验报告引言：巨磁阻效应是指在某些磁性材料中，当外加磁场改变时，材料的电阻也会随之发生变化。
这种效应被广泛应用于磁阻计、传感器等领域，因此对巨磁阻效应的研究具有重要的科学意义和应用价值。
本实验旨在通过实验验证巨磁阻效应的存在，并研究其相关特性。
实验材料和装置：本实验使用的材料为一种巨磁阻效应材料，装置包括电源、电压表、电流表、磁场源和测量样品的电阻的电路。
实验步骤：1. 将巨磁阻效应材料样品固定在电路中，并连接电源、电压表、电流表。
2. 将电流表调至合适的量程，并通过电源给样品施加一定的电流。
3. 使用磁场源在样品周围产生不同强度的磁场，记录电流表和电压表的读数。
4. 重复步骤3，改变电流大小，观察电阻随磁场变化的规律。
实验结果：通过实验记录的数据，我们可以得到电流和电压的关系曲线。
实验结果显示，在不同的磁场强度下，电阻呈现出明显的变化。
随着磁场强度的增加，电阻值呈现出逐渐增大的趋势。
讨论与分析：巨磁阻效应的产生是由于磁场改变引起了材料中磁矩的重新排列。
在外加磁场作用下，磁矩会发生旋转，从而导致电子的自旋和轨道运动受到影响，进而影响电子的运动路径和散射情况，最终导致电阻发生变化。
这种变化是非线性的，与磁场强度的变化呈现出一定的关联性。
巨磁阻效应的大小与材料的特性密切相关。
一般来说，具有巨磁阻效应的材料往往具有较高的电阻率和较大的磁矩。
此外，材料的晶体结构和磁矩的排列方式也会对巨磁阻效应产生影响。
因此，研究材料的物理性质和结构对于深入理解巨磁阻效应的机制具有重要意义。
巨磁阻效应的应用非常广泛。
在磁阻计中，巨磁阻效应被用于测量磁场的强度和方向。
传感器领域中，巨磁阻效应可以用于测量物体的位移、速度和加速度等参数。
此外，巨磁阻效应还可以应用于磁存储器、磁传输等领域。
结论：通过本实验，我们验证了巨磁阻效应的存在，并研究了其相关特性。
实验结果表明，在外加磁场的作用下，巨磁阻效应材料的电阻会发生明显的变化。
巨磁阻效应实验讲义
巨磁阻效应实验人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
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，相关理论指出这些状态源于铁磁性原子磁矩之间的直接交换作用和间接交换作用。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg)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。
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。
物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电阻现象，通常情况下，物质的电阻率在磁场中仅产生轻微的减小；在某种条件下，电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁电阻值约高10余倍，称为“巨磁阻效应”（GMR）；而在很强的磁场中某些绝缘体会突然变为导体，称为“超巨磁阻效应”（CMR）。
巨磁阻效应是一种量子力学和凝聚态物理学现象，是磁阻效应的一种，可以在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中观察到。
这种结构物质的电阻值与铁磁性材料薄膜层的磁化方向有关，两层磁性材料磁化方向相反情况下的电阻值，明显大于磁化方向相同时的电阻值，电阻在很弱的外加磁场下具有很大的变化量。
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。
巨磁阻实验报告范文
巨磁阻实验报告范文巨磁阻效应实验报告一、实验目的1.了解巨磁阻效应的基本原理；2.学会巨磁阻样品的制备和测量方法；3.掌握巨磁阻效应的相关参数的计算与分析方法。
二、实验原理巨磁阻效应是指在外加磁场作用下，磁性材料的电阻发生变化。
它是由于外加磁场引起材料内部电阻的改变而产生的。
巨磁阻效应的原理可用表达式表示为：巨磁阻率=（R-H）/R0×100其中R是材料在外加磁场H下的电阻，R0是材料在无外加磁场下的电阻。
三、实验步骤1.制备巨磁阻样品，将样品切割成适当尺寸；2.使用万用表测量样品的电阻，记录下无外加磁场时的电阻值R0；3.将样品放入电磁铁中，接通电源，采用不同的外加磁场强度H测量样品的电阻值R；4.计算巨磁阻率，根据实验数据计算不同外加磁场强度下的巨磁阻率。
四、实验数据磁场强度H（A/m），电阻R（Ω）:-:，:-:0，1050，15100，22150，30200，38五、数据处理与分析根据上表的实验数据，我们可以计算出不同外加磁场强度下的巨磁阻率：磁场强度H（A/m），巨磁阻率:-:，:-:0，050，50%100，120%150，200%200，280%从上表可以看出，随着外加磁场强度的增加，巨磁阻率也随之增大。
这是因为在外加磁场的作用下，样品内部的磁矩会发生定向排列，从而产生较大的磁阻效应。
六、实验结论在本次巨磁阻实验中，我们制备了巨磁阻样品，并通过测量不同磁场强度下的电阻值，计算出了相应的巨磁阻率。
实验结果表明，巨磁阻率随着外加磁场的增加而增大，验证了巨磁阻效应的存在。
七、实验心得通过本次巨磁阻实验，我对巨磁阻效应的原理和实验方法有了更深入的了解。
实验过程中，我学会了巨磁阻样品的制备方法，并通过实际操作掌握了测量巨磁阻率的步骤和计算方法。
在实验过程中，我发现实验数据的准确性对结果的影响很大，因此在取样本数据时要尽量减小误差。
此外，还需要注意实验仪器的使用和安全操作，确保实验的顺利进行。
巨磁阻效应实验要点
巨磁阻效应实验要点近代物理实验报告专业应用物理学班级 11级指导教师马厂姓名实验时间 2013 年月日实验地点 K7-402实验名称巨磁阻效应实验实验三巨磁阻效应实验【实验目的】1．了解巨磁阻效应原理，了解巨磁阻传感器的原理及其使用方法；2．学习巨磁阻传感器定标方法，用巨磁阻传感器测量弱磁场；3．测定巨磁阻传感器敏感轴与被测磁场间夹角与传感器灵敏度的关系；4．测定巨磁阻传感器的灵敏度与其工作电压的关系；5．用巨磁阻传感器测量通电导线的电流大小。
【实验原理】1．巨磁阻效应1988年,法国巴黎大学的研究小组首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁阻效应，在国际上引起很大的反响。
巨磁阻（Giant Magneto Resistance）是一种层状结构，外层是超薄的铁磁材料（Fe,Co,Ni 等），中间层是一个超薄的非磁性导体层（Cr,Cu,Ag等），这种多层膜的电阻随外磁场变化而显著变化。
通常情况下，Cr,Cu,Ag等是良好的导体，但当它的厚度只有几个原子时，导体的电阻率会显著增加。
在块状导体材料中，导体内电子由于会和其它微粒碰撞，所以在“散射”改变运动方向之前都要运动很长一段距离。
在电子散射之前运动的距离的平均长度称为平均自由程。
然而，在非常薄的材料中，电子的运动无法达到最大平均自由程。
电子很可能直接运动到材料的表面并直接在那里产生散射，这导致了在非常薄的材料中平均自由程较短。
因此导体中的电子要在这种材料中运动更加困难，导致导体电阻率的增大。
巨磁阻的磁性层是用来抗铁磁耦合的。
当没有外界磁场作用时，这两层材料的磁化是相互对立的。
可以假设为两根“头尾相连”的条形磁铁（两个磁铁是平行的，其中一个的北极与另一个的南极同向），中间隔着一张薄塑料纸。
巨磁阻材料中磁性层的磁化方向也是“头尾相连”的，中间是非磁性层。
下图显示的是GMR材料结构内部的一些电子的射程。
两个箭头指明了抗磁耦合。
图1 抗磁耦合图示注意：电子是散射到两个GMR材料的表面。
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。
巨磁阻实验报告
一、实验目的1. 理解巨磁阻效应的基本原理和特性。
2. 学习GMR（巨磁阻）传感器的工作原理和测量方法。
3. 掌握GMR传感器在不同应用中的特性及其应用领域。
4. 通过实验验证GMR传感器的磁电转换特性和磁阻特性。
二、实验原理巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance, GMR）是指在外磁场作用下，磁阻变化达到一定比例的效应。
GMR效应是由于磁性材料层与非磁性材料层之间的相互作用导致的。
在GMR传感器中，通过测量电阻的变化来检测磁场的强度和方向。
三、实验仪器1. GMR传感器实验仪主机2. 电流测量组件3. 角位移测量组件4. 磁读写组件5. 数据采集系统四、实验内容1. GMR模拟传感器的磁电转换特性测量(1) 设置实验仪，调整GMR传感器的工作电流和磁场强度。
(2) 记录不同磁场强度下GMR传感器的电阻值。
(3) 分析GMR传感器的磁电转换特性曲线。
2. GMR磁阻特性测量(1) 在不同温度和磁场强度下测量GMR传感器的电阻值。
(2) 分析GMR传感器的磁阻特性。
3. GMR开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量(1) 调整GMR开关传感器的阈值电流。
(2) 测量不同电流下GMR开关传感器的电阻值。
(3) 分析GMR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(1) 将GMR模拟传感器串联到电路中。
(2) 调整电路中的电流，测量GMR传感器的电阻值。
(3) 分析GMR传感器测量电流的精度和范围。
5. GMR梯度传感器的特性及应用(1) 测量GMR梯度传感器的输出电压与磁场梯度之间的关系。
(2) 分析GMR梯度传感器的特性。
(3) 探讨GMR梯度传感器的应用领域。
6. 磁记录与读出(1) 使用GMR传感器进行磁记录和读出实验。
(2) 分析GMR传感器的磁记录和读出特性。
五、实验结果与分析1. GMR模拟传感器的磁电转换特性实验结果表明，GMR模拟传感器的磁电转换特性曲线呈现出非线性关系。
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。
大学巨磁阻效应实验
巨磁阻效应实验一、概述巨磁电阻(GMR）效应是１988年发现的一种磁致电阻效应，由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上,因此名为巨磁电阻（GianｔＭaｇnｅtｏres ｉｓtaｎc），简称GMR。
磁电子学是一门以研究介观尺度范围内自旋极化电子的输运特性以及基于它的这些独特性质而设计、开发的在新的机理下工作的电子器件为主要内容的一门交叉学科。
它研究的对象包括载流电子的自旋极化、自旋相关散射、自旋弛豫以及与此相关的性质及其应用等.对巨磁电阻效应的研究就是磁电子学的一个重要内容。
磁场作用于磁性多层膜中导电电子的自旋,导致膜电阻发生很大的变化。
这种变化可以通过测量电阻或以电压方式反映出来。
根据这种特点可以在许多领域得到应用。
到目前磁电子学的研究仍在世界范围轰轰烈烈地进行，它的应用已发展到计算机磁头、巨磁电阻传感器、磁随机存贮器等许多领域,鉴于磁电子学技术的新颖性和复杂性，对于磁电子学的研究仍在持续不断地进行.本实验仪器采用新型巨磁阻传感器，可在微弱磁场中发生巨磁阻效应，操作简单,使用安全，方便，帮助同学们从实验现象和数据中，了解巨磁阻效应的原理和应用,掌握巨磁阻传感器的原理和应用。
二、实验目的1了解巨磁阻效应原理,掌握巨磁阻传感器原理及其特性。
２学习巨磁阻传感器的定标方法，用巨磁阻传感器测量弱磁场。
3了解巨磁阻传感器敏感轴与被测磁场间夹角与传感器灵敏度的关系。
４了解巨磁阻传感器的灵敏度与工作电压的关系。
三、实验仪器巨磁阻效应实验仪亥姆霍兹线圈通电导线电流大小测试架图1 DH-GＭＲ-3巨磁阻效应实验仪四、实验原理1、巨磁电阻（GMＲ）原理图２利用两流模型来解释GＭR机制见图2。
巨磁电阻(GＭR)效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，因而导致的电阻值的变化。
这种效应只有在纳米尺度的薄膜结构中才能观测出来。
赋以特殊的结构设计这种效应还可以调整以适应各种不同的性能需要.２、巨磁电阻（GMR）传感器原理见图３。
巨磁电阻效应实验数据
巨磁电阻效应实验数据简介：巨磁电阻（GMR）效应实验是探测材料或结构中电磁效应的重要方法，它直接检测物体表面电导率变化或磁导率变化的反应。
巨磁电阻（GMR）效应实验属于一种无损检测，它通过研究结构某一区域或整体的磁导率变化，来判断材料或结构的状态或识别。
实验内容：1、扫描电子显微镜（SEM）的准备工作在进行巨磁电阻（GMR）效应实验之前，必须要做好扫描电子显微镜（SEM）前期准备。
它一般包括：确定样品放置方式，空载条件和脉冲控制等，此外，还要测试样品的磁导率、电阻率等电磁性能，以及调整相应的参数，如：放电电压、电压增益等，确保试验实验结果的准确性。
2、测试样品的脉冲电流特性用扫描电子显微镜（SEM）脉冲电流测量样品表面改变（如：晶体结构、电导率等）。
脉冲电流法可以测量样品表面磁导率（GMR）的变化，并可以画出GMR在不同压力下的曲线，从而判断样品是不是存在GMR效应。
3、采用磁电实验法测试样品’s GMR通过磁电实验法，可对样品表面的GMR进行测试，从而比较磁性变化的大小，从而更加准确的测量样品的GMR值。
实验中一般通过改变磁场的力度、温度等条件来影响GMR的变化，以达到最佳的结果。
结果的分析与总结：通过上述实验，可以获得样品表面磁导率（GMR）的变化，并画出GMR曲线，可以有效的判断出样品是不是存在GMR效应，以及能够准确地测量它的GMR值。
实验结果也可以研究不同参数下GMR的变化，从而帮助研究者了解材料的物理性质，为更全面的产品设计和开发提供帮助。
最后，还需综合考虑其他巨磁电阻实验方法，对比分析，深入到材料的原理机理，以及如何改善而提高其性能的研究。
巨磁电阻效应及应用 实验内容与操作
巨磁电阻效应及应用 实验内容与操作一、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，图10是某型号传感器的结构。
图10 GMR 模拟传感器结构图R 2R 1R 3 R 4输出－ 输入＋a 几何结构对于电桥结构，如果4个GMR 电阻对磁场的响应完全同步，就不会有信号输出。
图10中，将处在电桥对角位置的两个电阻R 3、R 4 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R 1、R 2 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 ，R 1、R 2 在外磁场作用下电阻减小ΔR ，简单分析表明，输出电压：UOUT = U IN ΔR/（2R-ΔR ） （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R 1、R 2电阻所在的空间,进一步提高了R 1、R 2 的磁灵敏度。
从图10的几何结构还可见，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 Ω数量级，使其在较小工作电流下得到合适的电压输出。
图11是某GMR 模拟传感器的磁电转换特性曲线。
图12是磁电转换特性的测量原理图。
图12 模拟传感器磁电转换特性实验原理图图11 GMR 模拟传感器的磁电转换特性 输出/V 磁感应强度/高斯 －30 －20 －10 0 10 20 30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“传感器测量”。
实验仪的4伏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，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。
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近代物理实验报告专业应用物理学班级 11级指导教师马厂姓名实验时间 2013 年月日实验地点 K7-402实验名称巨磁阻效应实验实验三巨磁阻效应实验【实验目的】1．了解巨磁阻效应原理，了解巨磁阻传感器的原理及其使用方法；2．学习巨磁阻传感器定标方法，用巨磁阻传感器测量弱磁场；3．测定巨磁阻传感器敏感轴与被测磁场间夹角与传感器灵敏度的关系；4．测定巨磁阻传感器的灵敏度与其工作电压的关系；5．用巨磁阻传感器测量通电导线的电流大小。
【实验原理】1．巨磁阻效应1988年,法国巴黎大学的研究小组首先在Fe/Cr多层膜中发现了巨磁阻效应，在国际上引起很大的反响。
巨磁阻（Giant Magneto Resistance）是一种层状结构，外层是超薄的铁磁材料（Fe,Co,Ni等），中间层是一个超薄的非磁性导体层（Cr,Cu,Ag等），这种多层膜的电阻随外磁场变化而显著变化。
通常情况下，Cr,Cu,Ag等是良好的导体，但当它的厚度只有几个原子时，导体的电阻率会显著增加。
在块状导体材料中，导体内电子由于会和其它微粒碰撞，所以在“散射”改变运动方向之前都要运动很长一段距离。
在电子散射之前运动的距离的平均长度称为平均自由程。
然而，在非常薄的材料中，电子的运动无法达到最大平均自由程。
电子很可能直接运动到材料的表面并直接在那里产生散射，这导致了在非常薄的材料中平均自由程较短。
因此导体中的电子要在这种材料中运动更加困难，导致导体电阻率的增大。
巨磁阻的磁性层是用来抗铁磁耦合的。
当没有外界磁场作用时，这两层材料的磁化是相互对立的。
可以假设为两根“头尾相连”的条形磁铁（两个磁铁是平行的，其中一个的北极与另一个的南极同向），中间隔着一张薄塑料纸。
巨磁阻材料中磁性层的磁化方向也是“头尾相连”的，中间是非磁性层。
下图显示的是GMR材料结构内部的一些电子的射程。
两个箭头指明了抗磁耦合。
图1 抗磁耦合图示注意：电子是散射到两个GMR材料的表面。
这是因为电子从上层自旋试图进入下层自旋，反之亦然。
由于电子自旋的不同，电子比较有可能散射到两个表面。
这种情况的结局是导电电子的平均自由程的长度相当短，从而导致了材料具有相对高的电阻率。
如果外加在GMR材料上的外界磁场足够大，它就能够克服两个磁性层之间磁化的抗磁耦合。
这种条件下，两个薄层的电子都会做同样的自旋。
这时，电子便容易在巨磁阻材料中运动，电子的平均自由程增长，导致巨磁阻材料的电阻率降低。
图2 顺磁耦合图示这种电阻随外磁场变化而显著变化的现象即为巨磁阻效应。
巨磁阻材料在高密度读出磁头、磁存储元件上有广泛的应用前景，美国、日本和西欧都对发展巨磁阻材料及其在高新技术上的应用投入了很大的力量。
IBM 公司研制成巨磁阻读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍，从而使磁盘在与光盘的竞争中重新处于领先地位。
利用巨磁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。
由于巨磁阻效应易使器件小型化，廉价化，可应用于测量位移，角度等传感器中，可广泛应用于数控机床，汽车测速，非接触开关，旋转编码器中，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。
2．巨磁阻传感器本仪器所用巨磁阻传感器采用惠斯登电桥，磁通屏蔽和磁通集中器。
在传感器基片上镀一层很厚的磁性材料，这块材料对其下方的巨磁阻电阻器形成屏蔽，不让任何外加磁场进入被屏蔽的电阻器。
惠斯登电桥中的两个电阻器（在桥的两个相反的支路上）在磁性材料的上方，受外界场强的作用，而另外两个电阻器在磁性材料的下方，从而受到屏蔽而不受外界磁场作用。
当外界磁场作用时，前两个电阻器的电阻值下降，而后两个电阻值保持不变，这样在电桥的终端就有一个信号输出。
图3 惠斯登电桥图示传感器输出U 输出=U out+-U out-=V ＋·R BC /(R AB +R BC )- V ＋·R CD /(R AD +R CD ) 若R AB =R BC =R CD =R AD ，在无加场强时，U 输出=U out+-U out-＝0当存在外场强时，未被屏蔽的巨磁电阻器R BC ，R AD 电阻值减小，而受屏蔽的巨磁阻电阻器R AB ，R CD 电阻值不变。
则U 输出=V ＋·R BC /(R AB +R BC )- V ＋·R CD /(R AD +R CD )＝V ＋即在相同场强条件下，传感器输出与传感器的工作电压成正比，即传感器灵敏度与其工作电压成正比。
另外，镀层还可以使磁通集中器放置在基片上。
磁通集中器使原来的传感器灵敏度增大了2—100倍。
它收集垂直于传感器管脚方向上的磁通量并把他们聚集在芯片中心的GMR 电桥的电阻器上。
如图所示，垂直于传感器管脚的方向为巨磁阻传感器的敏感轴方向。
当外磁场方向平行于传感器敏感轴方向时，传感器的输出信号最大。
在相同场强下，当外场强方向平行于传感器敏感轴方向时，传感器输出最大。
当外场强方向偏离传感器敏感轴方向时，传感器输出与偏离角度成余弦关系。
即传感器灵敏度与偏离角度成余弦关系。
S (θ)=S (0)COS θ AB CD图4 巨磁阻传感器图示巨磁阻传感器应用广泛，可用来测量磁场、位移、角度、电流等，可制成测速仪、定向仪，也可用于车辆监控、航运、验钞等方面，另外巨磁阻传感器在医疗方面也有很大应用。
本仪器主要介绍了巨磁阻传感器在测量电流方面的应用。
GMR磁场传感器能有效的检测有电流产生的磁场。
下图所示的传感器封装是用来检测通电导线产生的磁场。
导线可放在芯片的上方或下方，但必须垂直于敏感轴。
通电导线在导线周围辐射状地布满磁场。
当传感器中的GMR材料感应到磁场，传感器的输出引脚就产生一个差分输出。
磁场强度与通过导线的电流成正比。
当电流增大时，周围的磁场增大，传感器的输出也增大。
同样，当电流减小时，周围磁场和传感器输出都减小。
图5 传感器测电流图示【实验仪器】FD-GMR-A巨磁阻效应实验仪，包括实验主机、亥姆霍兹线圈实验装置、连接导线等【实验过程】将巨磁阻传感器调整到亥姆霍兹线圈公共轴的中点，旋转传感器内盘，使外盘的刻度线对准内盘0°，调整传感器外盘，使传感器管脚方向与磁感应强度方向垂直（此时巨磁阻传感器敏感轴与磁场方向平行），用水平仪调整转盘水平，用5芯航空线连接主机和实验装置。
实验一学习巨磁阻传感器定标方法，用巨磁阻传感器测量弱磁场1．将主机恒流源用波段开关扳向线圈电流方向，将亥姆霍兹线圈用红黑导线串联起来，并与主机上的线圈用恒流源相连；2．打开主机，将线圈电流调零，传感器工作电压调为5V，将传感器放大倍数档调至×1档，将传感器输出调零。
逐渐升高线圈电流，可以看见传感器输出逐渐增大，将线圈电流和传感器输出再次归零；3．将线圈电流由零开始逐渐增大，每隔0.05A记一次传感器输出，以传感器输出为Y轴，线圈电流值为X轴作图；4．用亥姆霍磁线圈产生磁场作为已知量，得到巨磁阻传感器（传感器敏感轴与磁感应强度方向平行且传感器工作电压为5V 时）的灵敏度K 。
实验二 测定巨磁阻传感器敏感轴与被测磁场夹角与传感器灵敏度的关系 步骤1，2同实验一3．将线圈电流调高至0.6A ，记下零度时传感器的输出（即传感器敏感轴与磁感应强度方向平行时），旋转传感器转盘，每隔5°记一次传感器输出。
以传感器输出为Y 轴，角度为X 轴作图，得到传感器敏感轴与被测磁场夹角与传感器灵敏度的关系；4．若时间充足，可改变传感器工作电压或改变线圈电流再测几组数据（注意，每次改变巨磁阻工作电压后，传感器输出要重新调零）。
实验三 测定巨磁阻传感器的灵敏度与其工作电压的关系 步骤1同实验一2．将线圈电流调零，将传感器工作电压调为2V ，将传感器放大倍数档调至×1档，巨磁阻传感器输出调零，将线圈电流逐渐增大，每隔0.05A 记一次传感器输出，作图，得到传感器工作电压为2V 时传感器的灵敏度； 3．将传感器的工作电压调高，可每隔1V 或2V 测一次灵敏度，以传感器灵敏度为Y 轴，传感器工作电压为X 轴作图，得到传感器的灵敏度与其工作电压的关系。
实验四 用巨磁阻传感器测量通电导线的电流大小 1．将主机恒流源用波段开关扳向被测电流方向，用红黑导线将实验装置黑色底板上的被测电流插座与主机上的对应插座相连；2．将被测电流调零，将传感器工作电压调为5V ，将传感器放大倍数档调至×10档，巨磁阻传感器输出调零，逐渐升高被测电流，可以看见传感器输出逐渐增大，将被测电流和传感器输出再次归零；3．将被测电流由零开始逐渐增大，每隔0.1A 或0.2A 记一次传感器输出，以传感器输出为Y 轴，被测电流值为X轴，作图，得到被测电流大小与传感器输出的关系4．若时间充足，可改变传感器工作电压再测几组数据（注意，每次改变巨磁阻工作电压后，传感器输出要重新调零） 【实验数据】（注：以下数据不作为仪器验收标准，仅供实验时参考） 实验一线圈电流/A传感器输出V/ 线圈电流/A传感器输出/V 线圈电流/A传感器输出/V 线圈电流/A传感器输出/V 0 0 0.25 0.218 0.50 0.472 0.75 0.706 0.05 0.041 0.30 0.267 0.55 0.525 0.80 0.748 0.10 0.082 0.35 0.319 0.60 0.572 0.15 0.124 0.40 0.371 0.65 0.621 0.200.1700.450.4220.700.66700.10.20.30.40.50.60.70.800.20.40.60.81线圈电流/A传感器输出/Vy = 0.9645x - 0.0137 R2 = 0.9991 实验二巨磁阻传感器工作电压为5V时角度/°传感器输出/V角度/°传感器输出/V角度/°传感器输出/V角度/°传感器输出/V0 0.476 25 0.428 50 0.291 75 0.1085 0.473 30 0.407 55 0.256 80 0.07310 0.468 35 0.382 60 0.221 85 0.03715 0.459 40 0.355 65 0.183 90 0.00420 0.444 45 0.325 70 0.145巨磁阻传感器工作电压为12V时角度/°传感器输出/V角度/°传感器输出/V角度/°传感器输出/V角度/°传感器输出/V0 1.155 25 1.037 50 0.704 75 0.2615 1.150 30 0.987 55 0.619 80 0.17310 1.135 35 0.926 60 0.530 85 0.08815 1.111 40 0.858 65 0.442 90 0.00920 1.077 45 0.785 70 0.352实验三工作电压/V线圈电流/A2V 3V 4V 5V 6V 7V0 0 0 0 0 0 00.05 0.016 0.023 0.033 0.041 0.049 0.0570.10 0.032 0.048 0.066 0.082 0.098 0.1140.15 0.050 0.075 0.102 0.124 0.152 0.1730.20 0.069 0.103 0.138 0.170 0.205 0.2430.25 0.088 0.132 0.176 0.218 0.264 0.3060.30 0.107 0.162 0.217 0.267 0.324 0.3770.35 0.127 0.193 0.256 0.319 0.384 0.4500.40 0.148 0.223 0.296 0.371 0.444 0.5180.45 0.169 0.255 0.341 0.422 0.507 0.5910.50 0.191 0.286 0.380 0.472 0.568 0.6630.55 0.210 0.317 0.422 0.525 0.628 0.7370.60 0.229 0.347 0.459 0.572 0.687 0.8030.65 0.248 0.376 0.497 0.621 0.744 0.8720.70 0.266 0.404 0.533 0.667 0.799 0.9320.75 0.284 0.429 0.568 0.706 0.849 0.9900.80 0.300 0.454 0.600 0.748 0.896 1.047工作电压/V8V 9V 10V 11V 12V线圈电流/A0 0 0 0 0 00.05 0.066 0.071 0.082 0.086 0.0980.10 0.131 0.145 0.164 0.178 0.1930.15 0.201 0.226 0.254 0.276 0.3030.20 0.272 0.309 0.341 0.378 0.4110.25 0.348 0.397 0.436 0.485 0.5270.30 0.431 0.487 0.538 0.596 0.6450.35 0.508 0.580 0.641 0.709 0.7700.40 0.595 0.673 0.744 0.825 0.8950.45 0.674 0.768 0.848 0.940 1.0150.50 0.760 0.861 0.954 1.054 1.1370.55 0.840 0.953 1.050 1.166 1.2650.60 0.920 1.043 1.149 1.277 1.3860.65 0.996 1.129 1.242 1.382 1.4950.70 1.065 1.211 1.331 1.483 1.6020.75 1.132 1.290 1.417 1.578 1.7050.80 1.198 1.363 1.499 1.668 1.7980.20.40.60.811.21.41.61.8200.20.40.60.81线圈电流/A传感器输出/Vy = 0.3866x - 0.0056 R 2= 0.9992y = 0.5861x - 0.0093 R 2= 0.9991y = 0.7723x - 0.0099 R 2= 0.9992y = 0.9645x - 0.0137 R 2= 0.9991y = 1.1551x - 0.0151 R 2= 0.9992y = 1.3508x - 0.0184 R 2= 0.9991y = 1.545x - 0.0217 R 2= 0.999y = 1.7592x - 0.0269 R 2= 0.9991y = 1.931x - 0.0259 R 2= 0.9991y = 2.1536x - 0.0332 R 2= 0.9991y = 2.323x - 0.0325 R 2= 0.9991工作电压/V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 灵敏度/V/A 0.387 0.586 0.772 0.964 1.155 1.351 工作电压/V 8V 9V 10V 11V 12V 灵敏度/V/A1.5451.7601.9312.1542.32300.511.522.502468101214工作电压/V灵敏度/V /Ay = 0.1955x - 0.0136 R 2= 0.9998 实验四巨磁阻传感器工作电压为5V 时被测电流/A 传感器输出V/ 被测电流/A 传感器输出/V 被测电流/A 传感器输出/V 被测电流/A传感器输出/V0 0 2.62 0.036 5.20 0.072 7.77 0.109 0.21 0.003 2.79 0.038 5.41 0.075 7.99 0.112 0.42 0.006 3.01 0.041 5.60 0.077 8.17 0.114 0.59 0.008 3.21 0.044 5.80 0.080 8.39 0.117 0.81 0.011 3.42 0.047 5.97 0.083 8.57 0.120 1.01 0.014 3.59 0.049 6.18 0.086 8.78 0.123 1.21 0.016 3.78 0.052 6.36 0.089 9.01 0.126 1.40 0.019 3.98 0.055 6.58 0.092 9.23 0.129 1.60 0.022 4.18 0.057 6.78 0.095 9.40 0.131 1.81 0.025 4.40 0.060 6.96 0.097 9.61 0.134 2.03 0.028 4.60 0.063 7.19 0.100 9.81 0.137 2.21 0.030 4.79 0.066 7.38 0.103 9.98 0.139 2.390.0334.970.0687.580.10600.020.040.060.080.10.120.140.16024681012被测电流/A传感器输出/Vy = 0.0331x - 0.0017 R 2= 0.9999 巨磁阻传感器工作电压为12V 时被测电流/A 传感器输出V/ 被测电流/A 传感器输出/V 被测电流/A 传感器输出/V 被测电流/A传感器输出/V2.590.0845.190.1697.820.2570.19 0.006 2.77 0.090 5.38 0.176 8.01 0.264 0.39 0.012 2.97 0.096 5.59 0.183 8.19 0.270 0.58 0.018 3.19 0.103 5.77 0.189 8.40 0.277 0.79 0.025 3.39 0.110 6.00 0.197 8.59 0.283 0.98 0.031 3.51 0.114 6.20 0.203 8.79 0.290 1.18 0.038 3.78 0.123 6.39 0.210 9.00 0.297 1.39 0.045 3.96 0.129 6.61 0.217 9.20 0.304 1.60 0.052 4.19 0.136 6.82 0.224 9.42 0.311 1.78 0.057 4.37 0.142 7.01 0.231 9.62 0.318 1.98 0.064 4.58 0.149 7.22 0.238 9.79 0.323 2.18 0.070 4.79 0.156 7.41 0.244 10.02 0.329 2.380.0774.980.1627.600.25000.050.10.150.20.250.30.35024681012被测电流/A传感器输出/Vy = 0.0331x - 0.0017 R 2= 0.9999 【注意事项】1．在各个实验中，均需注意地磁场对实验产生的影响；2．使用磁性传感器时，应尽量避免铁质材料和可以产生磁性的材料在传感器附近出现；【实验数据】1.实验一 学习巨磁阻传感器定标方法，用巨磁阻传感器测量弱磁场表一 传感器工作电压为5V 时，传感器输出随线圈电流变化数值表线圈电流/A 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 传感器输出/V 0.000 0.027 0.056 0.086 0.116 0.146 0.177线圈电流/A 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 传感器输出/V0.2080.2370.2660.2870.3000.306由拟合直线方程可知：传感器工作电压为5V 时，磁阻传感器的灵敏度K = 0.54602.实验二 测定巨磁阻传感器敏感轴与被测磁场夹角与传感器灵敏度的关系表2 线圈电流为0.6A 时，传感器输出随敏感轴与被测磁场夹角变化数值表3.实验三 测定巨磁阻传感器的灵敏度与其工作电压的关系表3 不同工作电压下，传感器输出随线圈电流变化数值表工作电压/V线圈电流/A2V 5V 8V10V0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.050.003 0.027 0.056 0.073角度/°传感器输出/V 角度/° 传感器输出/V 角度/° 传感器输出/V 角度/° 传感器输出/V 0 0.306 25 0.294 50 0.206 75 0.055 5 0.306 30 0.285 55 0.178 80 0.022 10 0.305 35 0.271 60 0.149 85 0.017 15 0.303 40 0.253 65 0.117 90 0.011 200.300450.231700.0861000.0060.10 0.015 0.056 0.101 0.1340.15 0.027 0.086 0.147 0.1950.20 0.039 0.116 0.194 0.2540.25 0.051 0.146 0.243 0.3170.30 0.064 0.177 0.292 0.3750.35 0.076 0.208 0.339 0.4390.40 0.088 0.237 0.385 0.4970.45 0.100 0.266 0.430 0.5480.50 0.111 0.287 0.464 0.5880.55 0.119 0.300 0.487 0.6110.60 0.123 0.306 0.496 0.621表4 灵敏度随工作电压变化关系表工作电压/V 拟合直线方程灵敏度K2 y=0.0112x-0.0158 0.01125 y=0.0273x-0.0210 0.02738 y=0.0435x-0.0247 0.043510 y=0.0544x-0.0229 0.05444. 实验四 用巨磁阻传感器测量通电导线的电流大小表5 巨磁阻传感器工作电压为5V 时，传感器输出随被测电流变化数值表Y1=0.0535X —0.0006 R^2=0.9988Y2=-0.0418X —0.3250 R^2=0.9903教师评语： 1. 实验预习：（ 认真、 较认真、 一般、 较差、 很差 ）；占30% 2. 原始数据及实验结果：（ 准确合理、 较准确、 不合理 ）；占30% 3. 误差分析或作图：（ 规范、 中等、 不规范 ）；占20% 4. 卷面整洁度：（ 很好、 较好、 中等、 较差、 很差 ）；占20% 评定等级：（ ） 教师签名： 日期：被测电流/A传感器输出V/ 被测电流/A 传感器输出/V 被测电流/A 传感器输出/V 被测电流/A传感器输出/V0.0 0.000 1.3 0.068 2.6 0.139 3.9 0.166 0.1 0.005 1.4 0.074 2.7 0.146 4.0 0.16 0.2 0.010 1.5 0.079 2.8 0.152 4.1 0.155 0.3 0.015 1.6 0.085 2.9 0.158 4.2 0.150 0.4 0.021 1.7 0.09 3.0 0.164 4.3 0.145 0.5 0.026 1.8 0.095 3.1 0.168 4.4 0.141 0.6 0.031 1.9 0.200 3.2 0.171 4.5 0.136 0.7 0.036 2.0 0.105 3.3 0.173 4.6 0.132 0.8 0.044 2.1 0.111 3.4 0.174 4.7 0.128 0.9 0.048 2.2 0.116 3.5 0.174 4.8 0.124 1.0 0.053 2.3 0.121 3.6 0.172 4.9 0.120 1.1 0.058 2.4 0.127 3.7 0.171 5.0 0.1151.20.0632.50.1333.80.168。