巨磁阻效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-文庫(kù)吧資料
2025-08-07 20:34本頁(yè)面
【正文】 “傳感器測(cè)量”，實(shí)驗(yàn)儀的4伏電壓源接至基本特性組件“巨磁電阻供電”，“電路供電”接口接至基本特性組件對(duì)應(yīng)的“電路供電”輸入插孔，恒流源接至“螺線管電流輸入”，基本特性組件“開關(guān)信號(hào)輸出”接至實(shí)驗(yàn)儀電壓表。（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測(cè)量將GMR模擬傳感器與比較電路，晶體管放大電路集成在一起，就構(gòu)成GMR開關(guān)（數(shù)字）傳感器。電流至－100mA后，逐漸減小負(fù)向電流，記錄相應(yīng)的磁阻電流，直到電流100mA。當(dāng)電流減至0后，交換恒流輸出接線的極性，使電流反向。主要步驟：將基本特性組件功能切換按鈕切換為“巨磁阻測(cè)量”，實(shí)驗(yàn)儀的4伏電壓源串連電流表后接至基本特性組件“巨磁電阻供電”，恒流源接至“螺線管電流輸入”。將電流表串連進(jìn)電路中，測(cè)量不同磁場(chǎng)時(shí)回路中電流的大小，就可計(jì)算磁阻。為對(duì)構(gòu)成GMR模擬傳感器的磁阻進(jìn)行測(cè)量。電流至－100mA后，逐漸減小負(fù)向電流，記錄相應(yīng)的輸出電壓，當(dāng)電流減至0后，交換恒流輸出接線的極性，使電流反向。當(dāng)電流減至0后，交換恒流輸出接線的極性，使電流反向。主要步驟：將基本特性組件的功能切換按鈕切換為“傳感器測(cè)量”，實(shí)驗(yàn)儀的4伏電壓源接至基本特性組件“巨磁電阻供電”，恒流源接至“螺線管電流輸入”，基本特性組件“模擬信號(hào)輸出”接至實(shí)驗(yàn)儀電壓表。設(shè)無外磁場(chǎng)時(shí)4個(gè)GMR電阻的阻值均為R，RR2 在外磁場(chǎng)作用下電阻減小ΔR，簡(jiǎn)單分析表明，輸出電壓：Uout=UIN 對(duì)于電橋結(jié)構(gòu)，如果4個(gè)GMR電阻對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)完全同步，就不會(huì)有信號(hào)輸出。磁卡做記錄介質(zhì)，磁卡通過寫磁頭時(shí)可寫入數(shù)據(jù)，通過讀磁頭時(shí)將寫入的數(shù)據(jù)讀出來。汽車上的轉(zhuǎn)速與速度測(cè)量?jī)x就是利用該原理制成的。電流測(cè)量組件角位移測(cè)量組件用巨磁阻梯度傳感器作傳感元件，鐵磁性齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒牙干擾了梯度傳感器上偏置磁場(chǎng)的分布，使梯度傳感器輸出發(fā)生變化，每轉(zhuǎn)過一齒，就輸出類似正弦波一個(gè)周期的波形?；咎匦越M件電流測(cè)量組件將導(dǎo)線置于GMR模擬傳感器近旁，用GMR傳感器測(cè)量導(dǎo)線通過不同大小電流時(shí)導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)變化，就可確定電流大小。GMR傳感器置于螺線管的中央。8V電源。兩個(gè)檔位：2V檔和200mV檔，可通過電壓量程切換開關(guān)選擇合適的電壓檔位。兩個(gè)檔位：2mA檔和200mA檔，可通過電流量程切換開關(guān)選擇合適的電流檔位測(cè)量電流。實(shí)驗(yàn)所用儀器與主要組件簡(jiǎn)介如下：如圖為巨磁阻實(shí)驗(yàn)儀系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀前面板圖。無外磁場(chǎng)時(shí)，上下兩層鐵磁膜的磁場(chǎng)方向相反，無論電子的初始自旋狀態(tài)如何，在穿行過程中都會(huì)經(jīng)歷散射幾率?。ㄆ叫校┖蜕⑸鋷茁蚀螅ǚ雌叫校﹥煞N過程，兩類自旋電流的并聯(lián)電阻相似兩個(gè)中等阻值的電阻的并聯(lián)，對(duì)應(yīng)于高電阻狀態(tài)。其二，鐵磁膜內(nèi)的散射。無外磁場(chǎng)時(shí)，上下兩層鐵磁膜的磁場(chǎng)方向相反，無論電子的初始自旋狀態(tài)如何，從一層鐵磁膜進(jìn)入另一層鐵磁膜時(shí)都面臨狀態(tài)改變（平行－反平行，或反平行－平行），電子在界面上的散射幾率很大，對(duì)應(yīng)于高電阻狀態(tài)。施加足夠強(qiáng)的外磁場(chǎng)后，兩層鐵磁膜的方向都與外磁場(chǎng)方向一致，外磁場(chǎng)使兩層鐵磁膜從反平行耦合變成了平行耦合?？傠娮枋莾深愖孕娏鞯牟⒙?lián)電阻，這就是所謂的兩電流模型。實(shí)驗(yàn)證明，在過渡金屬中，自旋磁矩與材料的磁場(chǎng)方向平行的電子，所受散射幾率遠(yuǎn)小于自旋磁矩與材料的磁場(chǎng)方向反平行的電子。當(dāng)材料的幾何尺度小到納米量級(jí)，只有幾個(gè)原子的厚度時(shí)（例如，），電子在邊界上的散射幾率大大增加，可以明顯觀察到厚度減小，電阻率增加的現(xiàn)象。稱電子在兩次散射之間走過的平均路程為平均自由程，電子散射幾率小，則平均自由程長(zhǎng)，電阻率低。最后，對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)并表達(dá)感想?；A(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告巨磁電阻效應(yīng)及其應(yīng)用目錄摘要 1 1 2 2 3 3 3 4 4 4 5（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測(cè)量 5 6 7 7 8 8 GMR模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測(cè)量 8 8 9 GMR磁阻特性測(cè)量 10 GMR開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測(cè)量 11 11 GMR梯度傳感器的特性及應(yīng)用 12 13 13 14 14[參考文獻(xiàn)] 15附錄 15
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