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磁阻效应实验[概述]磁阻器件由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：交通车辆检测，导航系统、伪钞检测、位置测量等。
其中最典型的锑化铟（InSb）传感器是一种灵敏度高的磁电阻，有着十分重要的应用价值。
[实验项目]1、理解磁阻效应、霍尔效应等概念。
2、掌握测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系的一种方法。
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，并对此关系曲线的非线性区域和线性区域分别进行拟合。
[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的变化规律称为磁阻效应。
如图2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电阻的大小，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图1 磁阻效应对变化率ΔR/R（0）正比于ΔR=R（B）-R（0），因此也对变FD-MR-II 型磁阻效应实验仪，图2为该仪器示意图ρ/ρ（0），这里Δ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。
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化率ΔR/R（0）正比于磁感应强度B 的平方，而在强磁场中ΔR/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。
[实验仪器]实验采用图2 FD-MR-II 磁阻效应实验仪FD-MR-II 型磁阻-2V 直流数字电压表、效应验仪包括直流双路恒流电源、0电磁铁、数字式毫特仪（GaAs 作探测器）、锑化铟（InSb）磁阻传感器、电阻箱、双向单刀开关及导线等组成。
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。
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。
MR-1磁阻效应实验仪实验64 磁阻效应磁阻器件由于其灵敏度⾼、抗⼲扰能⼒强等优点在⼯业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应⽤⼗分⼴泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统、伪钞检别、位置测量等探测器。
磁阻器件品种较多，可分为正常磁电阻，各向异性磁电阻，特⼤磁电阻，巨磁电阻和隧道磁电阻等。
其中正常磁电阻的应⽤⼗分普遍。
锑化铟（InSb）传感器是⼀种价格低廉、灵敏度⾼的正常磁电阻，有着⼗分重要的应⽤价值。
它可⽤于制造在磁场微⼩变化时测量多种物理量的传感器。
本实验使⽤两种材料的传感器：砷化镓（GaAs）测量磁感应强度和研究锑化铟（InSb）在磁感应强度变化时的电阻，融合霍尔效应和磁阻效应两种物理现象。
【实验⽬的】1．了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别；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；【实验仪器】磁阻效应实验仪【实验原理】在⼀定条件下，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，当材料处于磁场中时，导体或半导体内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尔电场。
如霍尔电场作消，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⽬将减少，电阻增⼤，表现出横向磁阻效应。
如果将图1 中a、b端短接，霍尔电场将不存在，所有电⼦将向a端偏转，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△ρ/ρ(0)表⽰，其中ρ(0)为零磁场时的电图1 磁阻效应阻率，设磁电阻阻值在磁感应强度为B的磁场中电阻率为ρ(B)，则△ρ=ρ(B)－ρ(0), 由于磁阻传感器电阻的相对变化率△R/R(0)正⽐于△ρ/ρ(0), 这⾥△R =R(B) －R(0)，因此也可以⽤磁阻传感器电阻的相对改变量△R/R(0)来表⽰磁阻效应的⼤⼩。
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ΔR/R（0）正⽐于磁感应强度B的平⽅，⽽在强磁场中ΔR/R（0）与磁感应强度B呈线性函数关系。
竭诚为您提供优质文档/双击可除磁电阻测量实验报告篇一：巨磁电阻实验报告实验报告班姓名张涛学号1003120505指导老师徐富新实验时间20XX年5月25日，第十三周，星期日篇二：_磁电阻特性_实验报告实验8-1Insb磁电阻特性研究【实验目的】1、掌握磁感应强度的测量方法；2、了解磁电阻的一些基本知识；3、测量和分析Insb材料磁电阻特性；【实验原理】磁电阻(magnetoResistance，mR)通常定义为?RR(0)?R(b)?R(0)R(0)（8-1-1）其中：R（0）是零外场下的电阻，R（b）是外场b下的电阻。
有时，上式也可以表示为目前，已被研究的磁性材料的磁电阻效应大致包括：由磁场直接引起的磁性材料的正常磁电阻、与技术磁化相联系的各向异性磁电阻、掺杂稀土氧化物中特大磁电阻、磁性多层膜和颗粒膜中特有的巨磁电阻、以及隧道磁电阻等。
图8-1-2列出了几种磁电阻阻值R随外磁场μ0h的变化形式。
在以上磁电阻效应中，正常磁电阻应用最为普遍。
图8-1-1几种典型的磁电阻效应正常磁电阻普遍存在于所有磁性与非磁性材料中，其来源于外磁场对载流子的洛仑兹力，它导致载流子运动发生偏转或产生螺旋运动，从而使载流子碰撞几率增加，造成电阻升高，因而，在正常磁电阻中，??//、??T和均为正，并且有?T??//。
正常磁电阻与外场的关系如图8-1-2所示。
在特定的温度，随外场的增加，在低场区域，正常磁电阻近似地与外场成平方关系。
对于单晶样品，在较高的磁场区域，??//显示了饱和的趋势(曲线图8-1-2Ｂ)，而??T和显示出各向异性，即随外场增加或正比于(曲线A)或趋于饱和(曲线b)。
对于多晶样品，在强场中，正常磁电阻则显示出与外场h的线性关系(曲线c)。
正常磁电阻的各项异性来源于费米面的褶皱。
如果设载流子速度为v，在洛仑兹力的作用下，沿外场方向作螺线运动，螺线的轴与b方向平行，则载流子围绕该轴的角速度即回旋频率ωc为：?c?eb??m?(8-1-2)式中m?是载流子的有效质量，μ是磁导率。
磁阻效应实验报告数据一、实验目的本实验旨在探究磁阻效应，了解磁阻效应的基本原理和表现，并通过实验数据分析磁阻效应在实践中的应用。
二、实验原理磁阻效应是指当电流通过磁性材料制成的导体时，磁场会对电流产生阻碍作用，导致电阻值发生变化的现象。
这种现象可以通过磁阻定律进行描述。
磁阻定律指出，磁阻与电流和磁场方向之间的关系可以用以下公式表示：Rm = μ0 × H / I其中，Rm为磁阻，μ0为真空中的磁导率，H为磁场强度，I为电流。
当磁场与电流垂直时，磁阻最大；当磁场与电流平行时，磁阻最小。
三、实验步骤1.准备实验器材：磁性材料制成的导体、电源、电阻器、电流表、磁场发生器、数据采集器等。
2.将电源、电阻器、电流表、磁场发生器与磁性材料制成的导体连接起来，构成一个闭合回路。
3.将数据采集器与磁性材料制成的导体连接起来，以便记录实验数据。
4.开启电源，使电流通过磁性材料制成的导体，并调节磁场发生器的强度，观察磁阻效应的变化。
5.记录实验数据，包括电流值、磁场强度和磁阻值。
6.分析实验数据，得出结论。
四、实验数据分析实验数据如下表所示：根据实验数据，我们可以看出：1.当磁场强度一定时，随着电流的增大，磁阻也相应增大。
这是因为磁场对电流的阻碍作用随着电流的增大而增大。
2.当电流一定时，随着磁场强度的增大，磁阻也相应增大。
这是因为磁场强度增大时，磁场对电流的阻碍作用也相应增大。
通过分析实验数据，我们可以得出以下结论：磁阻效应与电流和磁场方向密切相关，当电流和磁场方向垂直时，磁阻最大；当电流和磁场方向平行时，磁阻最小。
此外，随着电流和磁场强度的增大，磁阻也相应增大。
这些结论与磁阻定律相符，证明了磁阻效应的存在和表现。
五、实验结论与应用通过本实验，我们验证了磁阻效应的存在和表现，并得出了磁阻与电流和磁场方向之间的关系。
这种效应在实践中有着广泛的应用，如用于制造磁性传感器、磁性存储器和磁性电机等。
此外，磁阻效应还可以用于测量磁场强度和电流强度等方面，具有较高的实用价值。
研究性实验报告——各向异性磁阻传感器与磁场测量基础物理学研究性实验报告题目：各向异性磁阻传感器（AMR）与地磁场测量第一作者：11111111第二作者：22222222学院：航空科学与工程学院专业：飞行器设计与工程班级：1105192013年5月14日目录摘要........................................................................................................................ . (1)关键词........................................................................................................................ (1)一、实验要求 (1)二、实验原三、实验仪器介绍 (2)四、实验内容 (4)1、测量前的准备工作 (4)2、磁阻传感器特性测量 (5)3、测量磁阻传感器的各向异性特性 (6)4、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (7)5、地磁场测量 (10)五、思考题 (10)六、误差分析 (11)七、AMR传感器的应用举例 (11)八、实验感参考文献 (12)附录——原始实验数据(影印版) (13)北京航空航天大学研究性实验报告各向异性磁阻传感器与磁场测量摘要：物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。
磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量。
也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，广泛用于各类需要自动检测与控制的领域。
磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。
本实验研究AMR的特性并利用它对磁场进行测量。
关键词：AMR，磁阻效应，电磁转换，磁场测量一、实验要求1．熟悉和了解AMR的原理2．测量磁阻传感器的磁电转换特性和各向异性特性3．测量赫姆霍兹线圈的磁场分布4．测量地磁场磁场强度，磁倾角，磁偏角二、实验原理各向异性磁阻传感器AMR（AnisotropicMagneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。
大学物理实验教案实验名称： 霍尔元件灵敏度测定及应用一 目的1、 进一步了解霍尔效应；2、 掌握霍尔元件灵敏度及其特性的测量方法。
3、 测定电磁铁磁场特性二 仪器V AA H 电压测量双路恒流电源，SH500霍尔效应实验装置，MR-1磁阻效应实验装置。
三 原理1、 霍尔效应及其霍尔灵敏度将金属片置于磁场中，让磁场垂直通过薄片平面。
沿薄片的纵向通以电流，则在薄片的两侧面会出现微弱的电压。
这就是霍尔效应，横向产生的电压叫霍尔电压，符号V H 。
d IB R V HH = （1）霍尔系数R H =（en ）-1=C ；n 为薄片中载流子的浓度，e 为电子带电量，d 为薄片的厚度。
V H =K H IB （2）K H ——霍尔灵敏度，它表示该元件产生霍尔效应的强弱，即在单位磁感应强度B 和单位控制电流I 时，产生霍尔电压的大小。
2、 电磁铁气隙的磁场本实验利用电磁铁装置产生一个已知的磁场 r ML L NI B μμ210+= （3）μ0——真空磁导率；N ——励磁线圈的匝数；I M ——线圈中的励磁电流；L 1——气隙距离； L 2——铁芯磁路平均长度；μr ——铁芯相对磁导率；本实验μr =15003、 电磁铁气隙中心的磁场系数M CH H H M I I K V I B R == （4）R ——中心磁场的磁场系数四 教学内容（一） 磁感应强度一定，变化控制电流时霍尔元件灵敏度测定接好线路，并打开恒流源后面的开关，在一定的I CH ，I M 值下，调节霍尔元件在气隙里的位置和角度，使霍尔电压V H 显示的数值最大为止。
1、 I M =200mA ，依次改变：I CH =0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00，5.50，6.00，6.50，7.00mA ，测量出相应的霍尔电压V H 的值。
2、 利用开关k 1,k 2依次改变I M 与I CH 电流的方向，记录相应的数值。
实验10.1 各向异性磁电阻测量焦方宝 131120060【摘要】材料的磁电阻效应被应用的非常广泛，本次实验通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量，初步了解磁电阻的一些特性，同时掌握室温磁电阻的测量方法。
【引言】材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。
我们把磁场引起的电阻率变化写成）（）（0-H ρρρ=∆，其中）（H ρ和）（0ρ分别表示在磁场H 中和没有磁场时的电阻率。
磁电阻的大小常表示为：%100⨯∆=ρρMR其中ρ可以是）（H ρ或）（0ρ，电阻率的变化与磁场方向与导体中电流方向的夹角有关，即具有各向异性，称之为各向异性磁电阻（AMR ）。
此后人们陆续发现了，MR 很大的巨磁电阻（GMR ）效应和庞磁电阻（CMR ）效应，以及隧道结磁电阻（TMR ）【关键词】磁电阻 亥姆霍兹线圈【正文】一、实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR 。
即有：）（0-||||ρρρ=∆）（0-ρρρ⊥⊥=∆若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：)2(3/10//⊥+=≈ρρρρav ）（对于大多数材料)0(||ρρ>故AMR 定义为：如果av ρρ≠0，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。
图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni 81Fe 19的磁电阻曲线，很明显 ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。
图中的双峰是材料的磁滞引起的。
图2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
二、实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表三、实验注意事项1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大，因而不能长时间让线圈工作在强电流下，以免烧毁线圈。
南京信息工程大学物理实验报告实验名称用霍尔效应测磁场实验日期2020 年月日得分：院（系）专业2019 年级班姓名学号指导教师目录实验目的 (1)实验仪器 (1)实验原理 (1)实验步骤 (3)实验数据表格及数据处理 (4)实验结果及讨论 (6)附：实验原始数据记录 (7)物理实验教学中心实验名称用霍尔效应测磁场实验日期：2020 年月日实验目的：1.测量单个通电圆线圈中磁感应强度2.测量亥姆霍兹线圈轴线上各点的磁感应强度3.比较和验证磁场叠加原理实验仪器：三维亥姆霍兹线圈磁场试验仪及其测量架实验原理：1.霍尔效应2.载流圆线圈轴线上磁感应强度分布由毕奥萨法尔定律得载流圆线圈在轴线上某点的磁感应强度为式中I为通过线圈的电流强度，N为线圈的匝数，R为线圈平均半径，x为圆心到该点的距离，u0为真空磁导率，因此圆心处的磁感应强度B0为3.亥姆霍兹线圈轴线上磁感应强度分布亥姆霍兹线圈是一对匝数和半径相同的共轴平行放置的圆线圈，两线圈间的距离d 正好等于圆形线圈的半径R。
这种线圈的特点是能在其公共轴线中心附近产生较广的均匀磁场区，其磁场合成示意图如图一所示。
根据霍尔效应：探测头置于磁场中运动的电荷受洛伦兹力运动方向发生偏转，在偏向的一侧会有电荷累积，这样两侧就形成的电势差，通过测量电势差就可以知道其磁场的大小。
当探头在磁场内运动时，其测量的数值几乎不变，当两通电线圈电流方向不同时，在两线圈中心的磁场应为零设z为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O的距离，则亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为则亥姆霍兹线圈轴线上中心O处磁感应强度B0为在d=1/2R，R， 2R时相应的曲线见图二霍尔元件的灵敏度受温度及其他因素影响较大，根据测量亥姆霍兹线圈轴线上中心位置处的或电压可以求的或原件的实际灵敏度为再根据公式可知实验仪器介绍1.三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪实验仪背部有开关和插座，实验仪前面板为三大部分，如图三所示（1）励磁电流IM输出：前面板右侧，三位半数显电流表，显示输出直流电流值为0～0.500A，提供实验用的励磁电流（2）霍尔片工作电流Is输出：前面板左侧，三位半数显电流表，显示输出直流电流值0到0.500毫安，用于提供霍尔片的工作电流注意只有在接通负载时，恒流源才有电流输出，数显表上才有相应显示（3）V 、V 测量输入：前面板中部，三位半数显表显示输入值，用于测量霍尔片的霍尔电压及豁片长度L方向电压降，使用前将两输入端接线柱短路，用调零旋钮调零（4）二个换向开关：分别对励磁电流IM工作电流Is进行正反向换向控制（5）一个转换开关：对霍尔片的霍尔电压与霍尔片长度L方向的电压降测量进行转换控制2.三维亥姆霍兹线圈磁场测试架本测试架可以三维可靠调节，如图四所示霍尔元件实验装置采用优质砷化镓霍尔元件，具有灵敏度，高温度，漂移小等特点既可以做应实验，又可做磁场分布实验，其霍尔片的厚度为0.2毫米，宽度为1.5毫米，长度为1.5毫米实验步骤：在开机前先将Is和IM调到最小，即逆时针方向将电位器调节到最小1.测量单个通电圆线圈轴线上的磁感应强度测量前将汉姆霍兹线圈的距离设为R，即100毫米处，铜管位置置R处，且Y向导轨5，Z向导轨7，均至于零（1）测量单个通电线圈1中磁感应强度将IM输出端连接到圆线圈1，霍尔传感器的信号插头连接到测试架后面板的专用四芯插座，开机预热十分钟，将数显毫伏表输入端短接再调节调零电位器旋钮使毫伏表示数为零。
竭诚为您提供优质文档/双击可除磁电阻测量实验报告篇一：巨磁电阻实验报告实验报告班姓名张涛学号1003120505指导老师徐富新实验时间20XX年5月25日，第十三周，星期日篇二：_磁电阻特性_实验报告实验8-1Insb磁电阻特性研究【实验目的】1、掌握磁感应强度的测量方法；2、了解磁电阻的一些基本知识；3、测量和分析Insb材料磁电阻特性；【实验原理】磁电阻(magnetoResistance，mR)通常定义为?RR(0)?R(b)?R(0)R(0)（8-1-1）其中：R（0）是零外场下的电阻，R（b）是外场b下的电阻。
有时，上式也可以表示为目前，已被研究的磁性材料的磁电阻效应大致包括：由磁场直接引起的磁性材料的正常磁电阻、与技术磁化相联系的各向异性磁电阻、掺杂稀土氧化物中特大磁电阻、磁性多层膜和颗粒膜中特有的巨磁电阻、以及隧道磁电阻等。
图8-1-2列出了几种磁电阻阻值R随外磁场μ0h的变化形式。
在以上磁电阻效应中，正常磁电阻应用最为普遍。
图8-1-1几种典型的磁电阻效应正常磁电阻普遍存在于所有磁性与非磁性材料中，其来源于外磁场对载流子的洛仑兹力，它导致载流子运动发生偏转或产生螺旋运动，从而使载流子碰撞几率增加，造成电阻升高，因而，在正常磁电阻中，??//、??T和均为正，并且有?T??//。
正常磁电阻与外场的关系如图8-1-2所示。
在特定的温度，随外场的增加，在低场区域，正常磁电阻近似地与外场成平方关系。
对于单晶样品，在较高的磁场区域，??//显示了饱和的趋势(曲线图8-1-2Ｂ)，而??T和显示出各向异性，即随外场增加或正比于(曲线A)或趋于饱和(曲线b)。
对于多晶样品，在强场中，正常磁电阻则显示出与外场h的线性关系(曲线c)。
正常磁电阻的各项异性来源于费米面的褶皱。
如果设载流子速度为v，在洛仑兹力的作用下，沿外场方向作螺线运动，螺线的轴与b方向平行，则载流子围绕该轴的角速度即回旋频率ωc为：?c?eb??m?(8-1-2)式中m?是载流子的有效质量，μ是磁导率。
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。
大学物理实验报告
电
阻
/
欧
姆
磁场强度/ 高斯
自由层
中间导电层被钉扎层钉扎层
7. 思考题及实验小结
思考题(1):什么是巨磁电阻效应?巨磁电阻结构组成有何特点?
答: ①巨磁电阻效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同,因而导致电阻值的变化. ②如图所示,多层GMR结构中,无外磁场时,上下两层铁磁膜的磁矩是反平行耦合的.在足够强的外磁场作用下,铁磁膜的磁矩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.
思考题(2):试分析不同磁偏置影响电流测量灵敏度的原因是什么?
答:通过对比25mv U-I图与120mv U-I图的电流测量灵敏度(120mv灵敏度高于25mv),结合做实验时的实际操作(120mv 时永磁体小于25mv时永磁体与线圈间距),于是大胆猜测不
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实验64 磁阻效应
磁阻器件由于其灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统、伪钞检别、位置测量等探测器。
磁阻器件品种较多，可分为正常磁电阻，各向异性磁电阻，特大磁电阻，巨磁电阻和隧道磁电阻等。
其中正常磁电阻的应用十分普遍。
锑化铟（InSb）传感器是一种价格低廉、灵敏度高的正常磁电阻，有着十分重要的应用价值。
它可用于制造在磁场微小变化时测量多种物理量的传感器。
本实验使用两种材料的传感器：砷化镓（GaAs）测量磁感应强度和研究锑化铟（InSb）在磁感应强度变化时的电阻，融合霍尔效应和磁阻效应两种物理现象。
【实验目的】
1．了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别；
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；
【实验仪器】
磁阻效应实验仪
【实验原理】
在一定条件下，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，当材料处于磁场中时，导体或半导体内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尔电场。
如霍尔电场作
用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，
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目将减少，
电阻增大，表现出横向磁阻效应。
如果将图1 中
a、b端短接，霍尔电场将不存在，所有电子将向
a端偏转，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△ρ/ρ(0)表示，其中ρ(0)为零磁场时的电
阻率，设磁电阻阻值在磁感应强度为B的磁场中
电阻率为ρ(B)，则△ρ=ρ(B)－ρ(0), 由于磁阻传感器电阻的相对变化率△R/R(0)正比于△ρ/ρ(0), 这里△R =R(B) －R(0)，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量△R/R(0)来表示磁阻效应的大小。
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ΔR/R（0）正比于磁感应强度B的平方，而在强磁场中ΔR/R（0）与磁感应强度B呈线性函数关系。
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ΔR/R （0）正比于B2，那么磁阻传感器的电阻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
图1 磁阻效应
若外界交流磁场的磁感强度B 为
0cos B B t ω= （1）
式中，0B 为磁感应强度的振幅，ω为角频率,t 为时间。
设在弱磁场中，
2/(0)R R kB ∆= （2）
（2）式中，k 为常量。
假设电流恒定为0I ，由（1）式和（2）式可得
2202200()(0) (0)(0)(0)
(0)(0)cos 11 (0)(0)(0)cos 2 22
R B R R
R
R R R R R kB t R R kB R kB t ωω=+∆∆=+=+=++（3）
（3）式中，201(0)(0)2R R kB +为不随时间变化的电阻值，而201(0)cos 2 2
R kB t ω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值变化。
由（3）式可知磁阻上的分压为B 振荡频率两倍的交流电压和一直流电压的叠加。
0220000()()
11 (0)(0)(0)cos 2 22
(0)cos 2 V B I R B I R R kB I R kB t V V t
ωω=⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦=+ （4）
仪器介绍
仪器的面板结构是图2,与实验仪的联接是图3
图2 磁阻效应实验仪面板图
I M 励磁电流：0~1000mA 连续可调；霍尔、磁阻传感器工作电流I 1(I 2)0~5mA ；水平位移范围±20mm ；霍尔元件的灵敏度k =177mV/mA ·T ；
【实验内容】
1．测定励磁电流和磁感应强度的关系:
测量励磁电流I M 与U H 的关系。
（测量电磁铁的磁化曲线）按图2面板图，把各相应连接线接好（为了避免把电磁铁的励磁电流错接到霍尔元件上,仪器设计时,特地用四芯插座和专用电缆连接励磁电流和励磁线圈。
）
测试开始时，可调节I M =0mA ，处于零磁场状态，调节左边霍尔传感器位置，使霍尔传感器在电磁铁气隙最外边，离气隙中心约20mm 。
调霍尔工作电流I H =5.00mA ，预热５分钟后，测量霍尔传感器的不等位电压U 0≈1.8mV 。
然后调节左边霍尔传感器位置，使传感器印板上0刻度对准电磁铁上中间基准线，面板上继电器控制按钮开关K1和K2均按下。
调励磁电流I M 为0、100、200、300、400、 。
1000mA 。
记录对应数据并绘制电磁铁B ~I M 关系磁化曲线。
由霍尔元件的原理可知，磁场B 的计算公式是：H H
V B KI =。
2． 测量电磁铁气隙磁场沿水平方向的分布:
调节励磁电流I M =500mA ，I H =5.00mA 时，测量霍尔输出电压V H 与水平位置X 的关系。
根据中数据作B ~X 关系曲线
3．测量磁感应强度和磁阻变化的关系:
（1）调节传感器位置，使传感器印刷板上0刻度对准电磁铁上中间基准线，把励磁电流先调节为0，释放K1、K2 ，按下K3 ，K4打向上方。
在无磁场的情况下，调节磁阻工作电流I 2，使仪器数字式毫伏表显示电压U 2=800.0mV ，记录此时的I 2数值，此时按下K1、K2 ，记录霍尔输出电压V H ，改变K4方向再测一次V H 值，依次记录数据。
各开关回复原状；
（2）按上述步骤，逐步增加励磁电流，改变I 2，在基本保持U 2=800.0mV 不变的情况下，重复以上过程，将数据记录到自拟的表格中，根据数据作)0(/R R B ∆-关系曲线。
（3）观察并分析曲线中描述变量间的函数关系，分段研究非线性与线性区域的函数关系，用最小二乘法求出变量间的相关系数及函数表达式并写出你对实验结果的结论。
【思考题】
1．什么叫做磁阻效应？霍耳传感器为何有磁阻效应？
2．锑化铟磁阻传感器在弱磁场时和强磁场时的电阻值与磁感应强度关系有何不同？这两种特性有什么应用？
图3 磁阻效应实验仪连接图。
