6.2磁阻效应的研究磁阯器件由干灵敏度高、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、伪钞检测、位 置测量等其中最典型的锑化铟(InSb)传感器是一种价格低廉、灵敏度高的磁电阻， 有着十分重耍的应用价伉实验目的1. 测量锑化钢传感器的电阻与磁感应强度的关系2. 作出锑化钢传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线3. 通过对磁阻效应的研究，初步汄识磁电肌的应用价值实验仪器FD-MR-TT型磁阻效应实验仪实验原理一定条件下，导电材料的电肌值K随磁感应强度B的变化规律称为磁肌效应如阁 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，在两端产生积聚屯荷并产生雀M•电场如果雀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，表现出横向磁阯效应苦将图1中a端和b端短路，则磁阻效应更明敁通常以电阯率的相对改变量来表示磁阯的大小，即用I表A0)示其中/X0)为零磁场时的电阯率，设磁电阯在磁感应强度为B的磁场中电阻率为p(B),则△/? = p(B)-p(O)。
由于磁附传感器电附的相对变化率I正比于I,这 /?(0) 广(0)A D里A/? = /?(B)-7?(0),因此也可以川磁阻传感器电阻的相对改变暈——來表示磁阻效应雌)的大小图1磁阻效应图2所示为实验电路连接原理图，川于测景磁电附的电附值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AD AD率-一正比于磁感成强度B的平方，而在强磁场中与磁感应强度B呈线性关系尺⑼ 尺⑼磁阻传感器的上述特性在物理学和也子学方面有着重耍应用如果半导体材料磁阻传感器处于角频率为w的弱正弦波交流磁场中，由于磁电阻相对变化景I正比于B2,则磁阻传感器的电阻值R将随角频率2a)作周期性变化即在聊弱弦波交流磁场中，磁阻传感器具冇交流倍频性能苦外界交流磁场的磁感应强度B 为B=BoCOS o t (1)式(1)巾，BQ为磁感应强度的振幅，o为角频率，t为时间设在弱磁场中 △ R/R (0) =KB2 (2)式(2)中，K为常量由式(1)和式(2)可得R ⑻=R (0) + △ R:R (0) +R (0) X [ △ R/R (0)]=R (0) +R (0) KBo2COS2 o t=R(0) + 丄R(0)KB02+ 丄 R (0)KB/C0S2 t (3)2 2式(3)中，R(0) + 1r(0)KB。
2为不随时间变化的电阻值,而丄R(0)KBo2cos26)t为以角频 2 2率2 cn作余弦变化的电附值因此，磁阻传感器的电阻值在弱正弦波交流磁场中，将产 生倍频交流电阻阻位变化外接电&图2屯路连接原理阍仪器简介ED-MR-11型磁阻效应实验仪正面如图3所示FD-MR- IT磁阻效应实验伩mAmVmT电旅凋节oIrCb电杉勾人、吻!ttU—O€>FD-MR- II磁阻效应实验仪效宇电庄及 InSt电讯闲节 奄特计凋翏o o O O上梅a&天欣科教仪忍荇限公司 o图3实验仪正面板阁4为该仪器连接而板示意阁，FD-MR-I1型磁肌效应验仪包括直流双路恒流电源、 0-2V直流数字电压表、电磁铁、数字式毫特计（GaAs作探测器）、锑化铟（TnSb）磁阻 传感器、电阳.箱、双向单刀开关及导线等组成图4 FD-MR-II磁阻效应实验仪示意图 磁阻效应测fi仪器使川方法：1. 直流励磁恒流源与电磁铁输入端相联，调节输入电磁铁的电流大小，改变电磁 铁间隙中磁感成强度的人小2. 按罔2所示将锑化铟（InSb）磁阻传感器与电阻箱串联，并与可调直流电源相 接，数字电压表的一端连接磁阻传感器电阻箱公共接点，另一端与单刀双句开关的刀U 处相连。
3. 调节通过电磁铁的电流，测景通过锑化钢磁阻传感器的电流值及磁阻器件两端A D的电压位，求磁阻传感器的电阻位R，求出——与B的关系峭实验内容与步骤1. 在锑化铟磁阻传感器电流或电压保持不变的条件K,测量锑化钢磁阻传感器的 A O电阻与磁感应强度的关系作-一与B的关系曲线，并进行曲线拟合/?(0)2. 如图5所示，将屯磁铁的线圈引线与正弦交流低频发生器输出端相接；锑化钢磁 阻传感器通以2. 5mA直流电，川示波器观察磁阻传感器W端电压与电磁铁两端电压形成的 李萨如阁形，如阁6所示，证叨在弱il•:弦交流磁场情况下，磁阻传感器具有交流正弦倍频 特性图6李萨如图形电磁铁分A注意事项1. 实骑吋注意GaAs和InSb仿感器I:作电流应小于3mA2. 实验时确保锑化铟磁阻传感器电流或电灰保持不变的条件思考题1.什么叫做磁阻效应？如何理解霍耳传感器的磁阻效极？2 .锑化钢磁阻传感器在弱磁场中电阻值与磁感应强度的关系和在强磁场中时有何 不同？这两种特性有什么应用？参考文献1.《大学物理实验》.陈玉林，李传起.北京：科学出版社.2007. 09.（叶有祥）。