测量锑化钢片的磁阻特性一、实验简介（一）、磁阻概念：材料的电阻会因外加磁场而增加或减少，电阻的变化量称为磁阻（Magnetoresistance)。物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。磁阻效应是1857年由英国物理学家威廉·汤姆森发现的。它在金属中可以忽略，在半导体中则可能由小到中等。从一般磁阻开始，磁阻发展经历了巨磁阻（GMR）、庞磁阻（CMR）、穿隧磁阻（TMR）、直冲磁阻（BMR）和异常磁阻（EMR）。（二）、磁阻应用：目前，磁阻效应广泛用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、GPS导航、仪器仪表、磁存储（磁卡、硬盘）等领域。磁阻器件的特点：灵敏度高、抗干扰能力强。在众多的磁阻器件中，锑化钢（InSb）传感器最为典型，它是一种价格低廉、灵敏度高的磁阻器件，在生产生活应用广泛。（三）、磁阻分类：若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。一般情况下，纵向磁感强度不引起载流子偏移，因此一般不考虑纵向磁阻效应。二、实验原理如图1所示，当导电体处于磁场中时（电流方向与磁场方向垂直），导电体内的载流子将在洛仑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。如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，则小于此速度的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小，电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻，此现象称为磁阻效应。如果将图1中a、b短路，霍尔电场将不存在，所有电子将向b端偏转，使电阻变得更大，因而磁阻效应更明显。因此，霍尔效应比较明显的样品，磁阻效应
测量锑化铟片的磁阻特性 一、实验简介 （一）、磁阻概念：材料的电阻会因外加磁场而增加或减少，电阻的变化量 称为磁阻(Magnetoresistance)。物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻 效应。 磁阻效应是 1857 年由英国物理学家威廉·汤姆森发现的。它在金属中可以 忽略，在半导体中则可能由小到中等。从一般磁阻开始，磁阻发展经历了巨磁阻 （GMR）、庞磁阻（CMR）、穿隧磁阻（TMR）、直冲磁阻（BMR）和异常磁阻（EMR）。 （二）、磁阻应用：目前，磁阻效应广泛用于磁传感、磁力计、电子罗盘、 位置和角度传感器、车辆探测、GPS 导航、仪器仪表、磁存储(磁卡、硬盘)等领 域。 磁阻器件的特点：灵敏度高、抗干扰能力强。 在众多的磁阻器件中，锑化铟（InSb）传感器最为典型，它是一种价格低廉、 灵敏度高的磁阻器件，在生产生活应用广泛。 （三）、磁阻分类：若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外 加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。一般情况下，纵向磁感强度不引起 载流子偏移，因此一般不考虑纵向磁阻效应。 二、实验原理 如图 1 所示，当导电体处于磁场中时（电流方向与磁场方向垂直），导电体 内的载流子将在洛仑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。 如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，则小于此速度 的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转， 因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小， 电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻，此现象称为磁阻效应。 如果将图 1 中 a、b 短路，霍尔电场将不存在，所有电子将向 b 端偏转，使电 阻变得更大，因而磁阻效应更明显。因此，霍尔效应比较明显的样品，磁阻效应
就小：霍尔效应比较小的，磁阻效应就大。+B1++210UH二2图1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Ap/p(0)表示。其中p(O)为零磁场时的电阻率，p(B)为在磁场强度为B时的电阻率，则Ap=p(B)一p(O）。由于磁阻传感器电阻的相对变化率△R/R(0）正比于Ap/p(O)，这里AR=R(B)一R(O)，R(O)、R(B)分别为磁场强度为0和B下磁阻传感器的电阻阻值。因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量AR/R(O)来表示磁阻效应的大小。许多金属、合金及金属化合物材料处于磁场中时，传导电子受到强烈磁散射作用，使材料的电阻显著增大，称这种现象为磁阻效应。通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻，即MR = P_ Ps-Po(1)pPo式中，P：和p。分别为有磁场和无磁场时的电阻率。在实际测量中，常用磁阻器件的磁电阻相对改变量AR/R来研究磁阻效应，由于△R/R α Ap/p,△R =R(B)-R(0)，则△R _R(B)- R(O)RR(0)(2)其中，R(B)是磁场为B时的磁电阻，R(O)为零磁场时的磁电阻。观察图2，不难发现：1、外加磁场较弱时，电阻相对变化率正比于磁感应强度B的二次方
就小；霍尔效应比较小的，磁阻效应就大。 图 1 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ρ(0) 为零磁场时的电阻率，ρ(B)为在磁场强度为 B 时的电阻率，则Δρ = ρ(B) －ρ(0) 。 由于磁阻传感器电阻的相对变化率ΔR/R(0) 正比于Δρ/ρ(0) ，这里ΔR = R(B)－R(0)， R(0)、R(B)分别为磁场强度为 0 和B下磁阻传感器的电阻阻值。 因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量ΔR/R(0)来表示磁阻效应的大小。 许多金属、合金及金属化合物材料处于磁场中时，传导电子受到强烈磁散射 作用，使材料的电阻显著增大，称这种现象为磁阻效应。通常以电阻率的相对改 变量来表示磁阻，即 0 MR 0 ρ ρρ ρ ρ − = ∆ = B （1） 式中， ρ B 和 ρ 0分别为有磁场和无磁场时的电阻率。 在实际测量中，常用磁阻器件的磁电阻相对改变量ΔR/R来研究磁阻效应，由 于ΔR/R ∝ Δρ/ρ，ΔR = R(B)－R(0)，则 )0( )0()( R RBR R R − = ∆ （2） 其中，R(B)是磁场为B时的磁电阻，R(0)为零磁场时的磁电阻。 观察图 2，不难发现： 1、外加磁场较弱时，电阻相对变化率正比于磁感应强度B的二次方
AR = KB2(3)R2、外加磁场较强时，与磁感应强度B呈线性函数关系，即：AR(4)= aB + bRARR(0)-0B/T3、图2磁阻效应曲线三、实验内容：1、根据实验原理，正确进行实验连线：2、线路连接好以后，检流计调零；3、调节锑化钢片的位置，将其置于电磁铁中的最强均匀磁场处：4、选择合适的电阻值并调节电桥平衡：5、测量锑化钢电阻与磁场强度之间的变化关系；6、记录数据，并处理实验结果。外加磁场较弱时，电阻相对变化率正比于磁感应强度B的二次方：AR = KB2R求出磁场较弱时，对应的二次系数K。外加磁场较强时，与磁感应强度B呈线性函数关系：
∆R R = KB2 （3） 2、外加磁场较强时，与磁感应强度 B 呈线性函数关系，即： ∆R R = aB + b （4） 3、 图 2 磁阻效应曲线 三、实验内容： 1、根据实验原理，正确进行实验连线； 2、线路连接好以后，检流计调零； 3、调节锑化铟片的位置，将其置于电磁铁中的最强均匀磁场处； 4、选择合适的电阻值并调节电桥平衡； 5、测量锑化铟电阻与磁场强度之间的变化关系； 6、记录数据，并处理实验结果。 外加磁场较弱时，电阻相对变化率正比于磁感应强度 B 的二次方： ∆R R = KB2 求出磁场较弱时，对应的二次系数 K。 外加磁场较强时，与磁感应强度 B 呈线性函数关系： R(0) ∆R B /T 0 R(0) ∆R B /T 0 R(0) ∆R B /T 0
AR=aB+bR求出磁场较强时，对应的一次系数a和b。四、实验仪器半导体温度计设计实验装置包括：霍尔测试仪、检流计、电压源、滑线式电桥、霍尔实验仪、滑线变阻器、四线电阻箱、单刀开关等，实验场景如下图所示：样化烟实题工具箱精装X实验已经进行00:28:52记荣数钢结求握作滑线变阻器：滑线变阳器滑动变阻器视图滑动片：可以左右拖动滑动片，粗调滑线变阻器在线路中的电阻值。微调按钮：点击或按下微调按钮，微调滑线变阻器在电路中的电阻值
∆R R = aB + b 求出磁场较强时，对应的一次系数 a 和 b。 四、实验仪器 半导体温度计设计实验装置包括：霍尔测试仪、检流计、电压源、滑线式电 桥、霍尔实验仪、滑线变阻器、四线电阻箱、单刀开关等，实验场景如下图所示： 滑线变阻器： 滑动变阻器视图 滑动片： 可以左右拖动滑动片，粗调滑线变阻器在线路中的电阻值。 微调按钮：点击或按下微调按钮，微调滑线变阻器在电路中的电阻值
四线电阻箱：电阻箱电阻箱视图为电路提供一定大小的电阻，同时有分压的功能，电阻箱上有六个不同档位的旋钮，依次对应0.12档、1Q档、102档、1002档、10002档、10000Q档。每个旋钮有0一9，共10个刻度值。左击电阻箱上的旋钮，旋钮顺时针旋转；右击，旋钮逆时针旋转。单刀开关：开关请洗择开关状态断开闭合单刀开关视图
四线电阻箱： 电阻箱视图 为电路提供一定大小的电阻，同时有分压的功能，电阻箱上有六个不同档位 的旋钮，依次对应 0.1Ω档、1Ω档、10Ω档、100Ω档、1000Ω档、10000 Ω档。每个旋钮有 0—9，共 10 个刻度值。左击电阻箱上的旋钮，旋钮顺时 针旋转；右击，旋钮逆时针旋转。 单刀开关： 单刀开关视图