2019-2020学年度粤教版选修3-2 3.4用传感器制作自控装置 教案(2)
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  3.4用传感器制作自控装置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: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,有着十分重要的应用价值。本实验装置结构简单、实验内容丰富,使用两种材料的传感器:利用砷化镓(GaAs)霍尔传感器测量磁感应强度,研究锑化铟(InSb)磁阻传感器的电阻随磁感应强度的变化情况。

一、实验目的

1 、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度变化的关系。

2 、作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线。

3 、对此关系曲线的非线性区域和线性区域分别进行曲线和直线拟合。

二、实验仪器

  FD-MR-Ⅱ型磁阻效应实验仪(直流双路恒流电源、 0~2V 直流数字电压表、电磁铁、数字式毫特仪、锑化铟磁阻传感器、电磁铁及双向单刀开关等)、示波器、电阻箱、正弦交流低频发生器及导线若干。

三、实验原理

在一定条件下,载流导体或半导体的电阻值 R 随磁感应强度 B 变化的规律称为磁阻效应。如图 43-1 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,在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场,如果霍尔电场作用和某一速度的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,电阻增大出现横向磁阻效应。如果将图43-1中的 a 端和 b 端短路,磁阻效应更明显。通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小,即用 表示。其中为零磁场时的电阻率,设磁阻在磁感应强度为B的磁场作用下的电阻率为,则 。由于磁阻传感器电阻的相对变化率 △R/R(0)正比于,这里△R = R(B)-R(0),因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量△R/R(0)来表示磁阻效应的大小。测量磁阻电阻值R与磁感应强度 B 的关系所用实验装置及线路如图 43-2 所示。