磁倾角B:地磁场强度矢量B与水平面（即图6中的0-XY平面）之间的夹角 水平分量B∥：地磁场矢量B在水平面上的投影。 侧量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场B矢量的方向和大小。当处文 三个参量的数值随时间不断地在改变，但这一变化极其缓慢微弱。地球磁场不是孤立的， 它受到外界扰动的影响，地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入 研究。随着科学技术的发展，人类渴望全面认识地球的强烈愿望将逐步成为现实。 2。磁阻效应 磁阻效应是指置于磁场中的某些金属或半导体的电 D端 阻值随外加磁场变化而变化的现象。 同霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中 A端 B 受到洛伦兹力而产生的。如图所示的长方形半导体薄片(N 型)处于图示方向的磁场中，设CD方向通有直流电流， 半导体内的载流子将受到洛仑兹力的作用而发生偏转。在1/C端 达到稳态时，某一速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹 力相等。载子在A。R两端生立生尔由场，比该读 图15-2磁阻效应 向偏转 整度 的载流 则向洛伦兹力方向偏转。这利 底授的女我流锅怎移路径指m:成者说，消外加电方向运动的我子数成少，从而 使电阻增加，这种现象称为磁阻效应。 若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应：若外加磁场与外加电场平行，称 为纵向磁阻效应。一般情况下，载流子的有效质量的驰豫时间与方向无关，则纵向磁感 强度不引起栽流子偏移，因而无纵向磁阻效应。 目前， 磁阻效 广泛用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器车辆 测、GPS导航、仪器仪表、磁存储（磁卡、硬盘）等领域。尽管不同的磁阻装置有不同的 灵敏度，但其电阻的相对变化率△R/R与外磁场的关系都 是相似的，其关系如图所示。 △RR(%)》 可见磁阻效应对外磁场的极性不灵敏，即正负磁场的 响应相同：在外加磁场较小时△R/R与磁场强度的平方 线性区 成正比，之后有一段线性区域，但当外加磁场超过特定值 时，响应趋于饱和。另外△R/R对总磁场的方向很灵敏， 总磁场为外磁场与内磁场之和，而内磁场与磁阻薄膜的性 质及几何形状有关。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属， 当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外 03000200 加磁场变化：当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此 外场(G) 图15.3电阻的相对变化与 类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效 外磁场的关系 应。 3.磁阻传感器 MC1021Z型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金（铁镍合金）制成一维磁阻微电路集成 芯片（二维和三维磁阻传感器可同时测量二维或三维磁场）。它利用通常的半导体工艺 将铁镍合金薄膜附着在硅片上如图15-1所示。薄膜的电阻率p()依赖于磁化强度M 和电流I方向间的夹角日，具有以下关系式 P(0)=pL+(pn-p)coS20 (15-1) 磁倾角β：地磁场强度矢量 B 与水平面(即图 6 中的 O-XY 平面)之间的夹角。 水平分量 B∥：地磁场矢量 B 在水平面上的投影。 测量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场 B 矢量的方向和大小。当然这 三个参量的数值随时间不断地在改变，但这一变化极其缓慢微弱。地球磁场不是孤立的， 它受到外界扰动的影响，地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入 研究。随着科学技术的发展，人类渴望全面认识地球的强烈愿望将逐步成为现实。 2. 磁阻效应 磁阻效应是指置于磁场中的某些金属或半导体的电 阻值随外加磁场变化而变化的现象。 同霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中 受到洛伦兹力而产生的。如图所示的长方形半导体薄片（N 型）处于图示方向的磁场中，设 CD 方向通有直流电流， 半导体内的载流子将受到洛仑兹力的作用而发生偏转。在 达到稳态时，某—速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹 力相等，载流子在 A、B 两端聚集产生霍尔电场，比该速 度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种 偏转导致载流子的漂移路径增加。或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而 使电阻增加，这种现象称为磁阻效应。 若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外加磁场与外加电场平行，称 为纵向磁阻效应。一般情况下，载流子的有效质量的驰豫时间与方向无关，则纵向磁感 强度不引起载流子偏移，因而无纵向磁阻效应。 目前，磁阻效应广泛用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探 测、GPS 导航、仪器仪表、磁存储(磁卡、硬盘)等领域。尽管不同的磁阻装置有不同的 灵敏度，但其电阻的相对变化率△R/R 与外磁场的关系都 是相似的，其关系如图所示。 可见磁阻效应对外磁场的极性不灵敏，即正负磁场的 响应相同；在外加磁场较小时△R／R 与磁场强度的平方 成正比，之后有一段线性区域，但当外加磁场超过特定值 时，响应趋于饱和。另外△R／R 对总磁场的方向很灵敏， 总磁场为外磁场与内磁场之和，而内磁场与磁阻薄膜的性 质及几何形状有关。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属， 当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外 加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此 类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效 应。 3.磁阻传感器 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成 芯片(二维和三维磁阻传感器可同时测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺， 将铁镍合金薄膜附着在硅片上如图 15-1 所示。薄膜的电阻率 ( ) 依赖于磁化强度 M 和电流 I 方向间的夹角  ，具有以下关系式       2 ( ) ( )cos = ⊥ + ∥ − ⊥ (15-1) 图 15-2 磁阻效应 图 15-3 电阻的相对变化与 外磁场的关系