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d-URbBaυII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2FD-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。仪器连接如图2所示。图3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。图3测量磁电阻实验装置应强度和磁电阻大小的关系时，步骤]。按图2和图3接实验线路，将锑化铟（InSb)磁阻传采用FD-MR-II型磁阻效应验仪测量磁感在保持锑化铟（InSb)磁阻传感器电流恒定的情况下，调节通过电磁铁的电流大小，改变电磁铁间隙中磁感应强度的大小，测出通过锑化铟磁阻传感器两端的电压值，求磁阻传感器的电阻值R，并求出ΔR/R(0)与B的关系。[实验
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与1、按图接好实验线路感器与外接电阻串联，并与可调直流电源相接，数字电压的一端连接磁阻传感器和串接电阻公共接点，另一端与单刀双向开关的刀口处相连。单刀双向开关可分别与串接电阻、锑化铟（InSb)切换，用于测量它们的端电压。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应强度的大小。2、调解锑化铟（InSb)磁电阻和串接电阻通入的电流为I=1.00mA。具体操作阻与磁感应强度的对应关系。测量。将单刀通过电磁铁的电流IM，改变电磁铁气息的磁场，由毫特仪读出相应GaAs和InSb传感器工作电流应小于3mA。进行实验。数据及进行相关计算是：按图3将单刀双向开关接通测量外接电阻箱的电压，外接电阻箱阻值R外=300.0Ω，令电压U=300.0mV；调解锑化铟（InSb)电流旋钮，使电压测量值为U=300.0mV，则锑化铟（InSb)磁电阻和串接电阻通入的电流I=U/R=300.0/300.0=1.00mA。3、测量锑化铟磁阻传感器的电1）、在保持锑化铟（InSb)磁阻传感器电流恒定的情况下进行双向开关接通锑化铟（InSb）传感器，锑化铟（InSb)磁电阻置于电磁铁气息中，从电磁铁励磁电流为0开始实验测量，此时的磁场很小，忽略不计，调节毫特计为0，此时测得的电阻值为锑化铟（InSb)磁电阻R(0)。实验中可经常观测外接电阻两端电压是否变化来表明锑化铟（InSb)磁电阻的电流的稳定性。2）、调节的B值，并由测量通过锑化铟磁阻传感器两端的电压值UR，求磁阻传感器的电阻值R，同时求出ΔR/R(0)与B的关系,计入表中。[注意事项]1、实验时注意2、需将传感器固定在磁铁间隙中，不可弯折。3、不要在实验仪附近放置具有磁性的物品。4、不得外接传感器电源。5、开机后需预热10分钟，再6、外接电阻应大于200欧姆。[数据处理]1、记录原始磁感应强度和磁电阻大小的对应关系表阻电流I=磁电mA电磁铁InSbB～ΔR/R(0)对应关系I/mAMUR/mvB/mTlnBlnΔR/R(0)/TR/ΩΔR/R(0)00.010.020.030.040.50.060.070.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.02、出B～R/R(0)的系线图。并写出相应的函数关系式。作Δ对应关曲3、对B～ΔR/R(0)关系曲线进行线性拟合，1）、对B～ΔR/R(0)关系曲线的非线性区域进行线性拟合。当B〈T时，令ΔR/R(0)＝kBn，则ln(ΔR/R(0))=nlnB+lnk,经直线拟合得：n=,k=,曲线方程为：2）R/R(0)关系曲线的线性区域进行线性拟合。。、对B～Δ当B〉T时，令ΔR/R(0)＝k1Bn1，则ln(ΔR/R(0))=n1lnB+lnk1,经直线拟合得：n1=,k1=,曲线方程为：。分析与讨论][阻效应？霍耳传感器为何有磁阻效应？关系和在强磁场1．什么叫做磁2．锑化铟磁阻传感器在弱磁场中电阻值与磁感应强度的中时有何不同？这两种特性有什么应用？
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