文档介绍:关于磁阻效应大物实验
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一、实验背景
导电材料的电阻值R随磁感应强度B变化这样一个规律,称为磁阻效应。利用磁阻效应制成的器件叫做磁阻器件。
磁阻器件有很多的优点:体积小、灵敏度高、抗干扰能力强等等。在导航、电流检测、磁性编码等方面有着十分广泛的应用。
锑化铟(InSb)传感器是一种价格比较低,但灵敏度比较高的磁阻器件,有着十分重要的应用价值。
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二、实验目的
研究锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系。
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三、实验原理
如图:一半导体薄片放在磁感应强度为B的磁场中,(B的方向沿Z轴方向)在薄片的y轴方向通正向电流I,半导体的载流子将受洛仑兹力的作用发生偏转,在x方向积聚电荷产生霍尔电场。
根据霍尔效应,当霍尔电场作用和载流子的洛仑兹力作用刚好抵消qE=qvB,也就达到了稳定状态。此时满足:E=vB,E-霍耳电场,v-载流子的速度,B-磁感强度。
载流子的速度并不都一样,而是满足一定的统计分布,这里的v仅仅是一个最可几的速率。那么小于或大于该速度的载流子将向D或Dˊ偏转,这种偏转就会使得沿外加电场方向(y方向)运动的载流子数量减少,从而电阻增大,这种现象称为磁阻。
x
y
z
B
v
+ + +
- - -
I
V
D′
D
qvB
qE
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磁阻效应通常用电阻率的相对变化量Δρ /ρ(0) 或电阻的相对变化量ΔR/R(0)来表示其大小。
通过实验可以证明,在一般情况下当金属或半导体处于较弱磁场中时,磁电阻的ΔR/R(0)正比于B的二次方,而在强磁场中ΔR/R(0)与B呈线性函数关系。
如果磁阻传感器处于角频率为ω的弱正弦交流磁场中,由于 磁电阻的相对变化量ΔR/R(0)正比于B2,那么磁阻传感器R将随角频率2ω作周期性变化。这就是弱正弦交流磁场中磁阻传感器所具有的交流电倍频性能 。
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测量磁电阻的原理示意图
在恒流(Is=1mA)的情况下,改变磁场测电压,求电阻。
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四、实验仪器
实验采用DH4510磁阻效应实验仪
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五、实验内容
1、在锑化铟磁阻传感器工作电流保持不变的条件下,测量锑化铟磁阻传感器的电阻与磁感应强度的关系。作ΔR/R(0)~B和ΔR/R(0)~B2的关系曲线,并进行曲线拟合。找出B<>/ R(0)与B的函数关系。(实验时注意GaAs和InSb传感器工作电流应调至1mA)。
2、用磁阻传感器测量一个未知的磁场强度,与毫特计测得的磁场强度相比较,估算测量误差。
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