文档介绍：近代物理实验报告专业 2011 级应用物理学班级(2) 组别指导教师彭云雄姓名同组人实验时间 2013 年 12月 23日实验地点 K7-108 实验名称磁阻效应实验一、实验目的 1、测量电磁铁的磁感应强度与励磁电流的关系和电磁铁磁场分布。 2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系。 3、作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线。 4、对此关系曲线的非线性区域和线性区域分别进行拟合。二、实验原理图1 磁阻效应原理一定条件下, 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 1 所示, 当半导体处于磁场中时, 导体或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。若将图 1中a 端和 b 端短路,则磁阻效应更明显。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,设磁电阻在磁感应强度为 B 的磁场中电阻率为ρ(B) ,则Δρ=ρ(B)-ρ(0)。由于磁阻传感器电阻的相对变化率Δ R/R (0) 正比于Δρ/ρ(0), 这里Δ R=R (B) -R(0), 因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量Δ R/R (0) 来表示磁阻效应的大小。 1 图2 图2 所示实验装置,用于测量磁电阻的电阻值 R 与磁感应强度 B 之间的关系。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Δ R/R (0) 正比于磁感应强度 B 的平方,而在强磁场中Δ R/R (0) 与磁感应强度 B 呈线性关系。磁阻传感器的上述特性在物理学和电子学方面有着重要应用。如果半导体材料磁阻传感器处于角频率为ω的弱正弦波交流磁场中,由于磁电阻相对变化量Δ R/R (0) 正比于 B 2,则磁阻传感器的电阻值 R 将随角频率 2ω作周期性变化。即在弱正弦波交流磁场中,磁阻传感器具有交流电倍频性能。若外界交流磁场的磁感应强度 B为 B=B 0 COS ωt(1) (1 )式中, B 0 为磁感应强度的振幅, ω为角频率, t 为时间。设在弱磁场中Δ R/R(0)=KB 2(2) (2 )式中, K 为常量。由( 1 )式和( 2 )式可得 R(B)=R(0)+ Δ R=R(0)+R(0) ×[Δ R/R(0)] =R(0)+R(0)KB 0 2 COS 2ωt =R(0)+ 2 1 R(0)KB 0 2+2 1 R(0)KB 0 2 COS2 ωt(3) (3) 式中, R(0)+ 2 1 R(0)KB 0 2 为不随时间变化的电阻值,而 2 1 R(0)KB 0 2 cos2 ωt 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。三、实验仪器 HLD-MRE-II 型磁阻效应实验仪: 包括直流双路恒流电源、 0-2V 直流数字电压表、电磁铁、数字式毫特仪( GaAs 作探测器) 、锑化铟( InSb )磁阻传感器等组成。 2 四、实验内容和步骤 1. 测量电磁铁励磁电流 I M 与电磁铁气隙中磁感应强度 B 的关系( 测量电磁