锑化铟磁电阻传感器的测量 空间科学与应用物理系
[仪器介绍 ]
[实验原理] 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 。如图所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将 在洛仑兹力的作用下而发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍 尔电场。如果霍尔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。 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Δρ=ρ（B）-ρ（0）。由于ΔR/R（0）正比于Δρ/ρ（0），因 此也可以用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呈线性关系。 若外界交流磁场的磁感应强度B为 B=B0COSωt （1） （1）式中，B0为磁感应强度的振幅，ω为角频率，t为 时间。 设在弱磁场中 ΔR/R(0)=KB2 （2） （2）式中，K为常量
由（1）式和（2）式可得 R(B)=R(0)+ΔR=R(0)+R(0)×[ΔR/R(0)] =R(0)+R(0)KB0 2COS2ωt =R(0)+R(0)KB0 2+R(0)KB0 2COS2ωt （3） （3 ）式中，R(0)+R(0)KB0 2为不随时间变化的电阻值，而 R(0)KB0 2cos2ωt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
[实验内容和步骤] 1.在锑化铟磁阻传感器电流或电压保持不变的条件 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）与B的关系曲线，并进行曲线拟 合。（实验时注意InSb传感器工作电流应小于3 mA ）。 2. 用示波器观察倍频特性
注意事项 ◼ 调节电磁铁直流电源的电流时，要做到“慢”“稳”，禁 止往复地调。 ◼ InSb电流调节时，要做到“慢”“稳”，防止数字电压表 失控。 ◼ B60mT时取点可疏； ◼ 实际操作时，直流电源I，不能超过400mA； ◼ 注意毫特计的调零
[数据处理] 电磁铁 InSb B~ΔR/R(0)对应关系 IM/mA U/mv B/mT R/Ω ΔR/R(0) 0 0 . . . 60 . 400 取样电阻R= , 电压U= ；求出电流I=U/R= mA;
作 业 ◼ 进行调研，具有巨磁阻特性的材料 有哪些？巨磁阻材料在实际生产中 是否有应用价值？