磁阻效应的名词解释
磁阻效应(大学近代物理实验)
强磁场中：
0
R / 在角频率w的弱正弦波交流磁场中， ΔR/R(0)正比于B平方，电阻R 随2w作周期变化，即磁阻传感器有交流电倍频性能。若外界交流磁 场的磁感应强度B为 B B0 cost 2 设在弱磁场中， R / R(0) kB 假设电流恒定为 I ，由上式可得
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概述
磁阻效应：材料的电阻会因外加磁场而增加或减 少，电阻的变化量称为磁阻。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。 磁阻应用：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。 磁阻器件的特点：灵敏度高、抗干扰能力强。 在众多的磁阻器件中，锑化铟（InSb）传感器最 为典型，它是一种价格低廉、灵敏度高的磁阻器 件，在生产生活应用广泛。
实验仪器
磁阻效应试验仪面板图
磁阻效应 试验仪连 接图
实验内容
测量电路图
1、测量励磁电流 I M 与磁感应强度 B的关系： 绘制电磁铁B线 VH 磁场B= KI S
I M 关系磁化曲
IS
IM
2、测量电磁铁气隙磁场沿水平方 向的分布 调节励磁电流 I M =500mA，I S =5.00mA时，测量霍尔输出电 压 与水平位置X的关系。根 VH 据数据做B-X关系曲线。 3、测量磁感应强度和磁阻变化的 关系，根据数据做B- R / R(0) 关系曲线
实验目的
1、了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别。 2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的 关系。
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。
实验原理
电、磁 力 B I
S
磁阻
几何磁阻效应
4.2 磁敏电阻
4.2.2 半导体磁敏电阻
半导体磁敏电阻元件内电流分布 (a)纵长形器件;(b)横长形器件;(c)科比诺圆盘;(d)栅格式器件
4.2 磁敏电阻
半导体磁敏电阻效应与器件几何形状(l／w)之间关系为 /0≈K(B)21f(l／w )
式中，l，W，一分别为器件的长和宽；f (l／w)一形状效应系数。
图BS外形及纸币 真伪识别输出波形
5.2.4.2 应用买例
1.非接触式磁阻角度传感器 它是由两个半环形的磁阻元件组成，半圆形磁铁与磁阻元件之间的间隙
为0.2mm左右，当磁铁转动时，磁铁则以差动方式将磁场加于两个磁 阻元件上，可获得±50(机械角度)的线性范围。其输出电压与转角间 特性如图所示。
角度传感器的外形及工作原理图图 角度传感器输出特性
MR214A/223A外形及等效电路
2．DMI106B(索尼)
DMI106B是在硅基板上附着强磁性体
DM106B的外形及等效电路
3．FPC/FPA系列
FPC/FPA(田村)系列内部有放大器、整形电路(FPA并有发光二极管作 工作状态指示)，其特点是信噪比高，具有良好的频率特性，可用于位 置、旋转速度的检出，也可作接近开关。其输出电压与间隙特性如图所
平均偏移角：电阻的增值可以用载流子在磁场作用下的平均偏 移角—霍尔角来衡量平均偏移角与磁场B及载流子迁移
率之间有如下关系
tan=B
4.2 磁敏电阻
磁阻效应(物理)方程为
B=0(1+0.2732B2)
B一存在磁感应强度为B时的电阻率； 0一无磁场时的电阻率； 一电子迁移率； B一磁感应强度。 电阻率的变化为= B0 . /0=0.2732B2=K2B2
名词解释
⑶ 铁磁性：Fe，Co，Ni，Gd，Tb 等 ⑷ 反铁磁性：过度族的盐类化合物 ⑸ 亚铁磁性：铁氧体（如 TbFe2 ， PrFe2） 3. 磁畴的分类及观察方法 分类：⑴磁通开放式：单轴磁晶各向异性磁体（片形畴，波纹畴，棋盘畴，蜂窝畴） ⑵磁通封闭式：多轴磁晶各向异性磁体（树枝畴，匕首畴） ⑶磁通旋转式：磁晶各向异性常数 K≈0 观察方法：⒈粉纹法 ⒉磁光克尔效应法 ⒊磁力显微镜法 ⒋X 射线衍射法 ⒌电镜法 4. 畴壁的分类 第一种：根据畴壁两侧磁畴的自发磁化强度方向之间的关系可将畴壁划分为 180°畴壁 和 90°畴壁 第二种：根据畴壁中磁的国度方式可将畴壁划分为布洛赫壁和奈尔壁 180°畴壁： 畴壁两侧磁畴的自发磁化强度的方向成 180°， 这样两刺手的畴壁称为 180° 畴壁。 90°畴壁：畴壁两侧磁畴的自发磁化方向不为 180°，而是 90°，109°或 71°等一律 称为 90°畴壁。 布洛赫壁：在铁磁材料中，大块晶体材料内的畴壁属于布洛赫壁，在布洛赫壁中，磁矩 的过度方式是始终保持平行畴壁平面，因而在畴壁面上无自由磁极出现，这 样就保证了畴壁不会产生退磁场，也能保持畴壁能量为极小，但是在晶体的 上下表面却会出现磁极。 奈尔壁:在极薄的磁性薄膜中，存在一种不同于布洛赫壁的畴壁模型，在这种畴壁中，磁 矩围绕薄膜平面的法线改变方向，并且是平行于薄膜表面而逐渐过渡的。 5. 铁磁材料的基本特征： ⒈ 铁磁性物质内存在按磁畴分布的自发磁化 ⒉ 铁磁性物质的磁化率很强 ⒊ 铁磁性物质的磁化强度与磁化磁场强度间不是单值函数关系，显示磁滞现象具有剩 余磁化强度其磁化率是磁场强度的函数 ⒋ 铁磁性物质有一个磁性转变温度—居里温度，以 Tc 表示 ⒌ 铁磁性物质在磁化过程中，表现出磁晶各向异性，磁致伸缩和具有静磁能量现象 6．磁畴结构形成原因 铁磁体内有五种相互作用能:FH Fd Fex FK 根据热力学平衡原理， ，稳定的磁状态，其总自由能 必定极小，产生磁畴也就是 Ms 平衡分布要满足此条件的结果，若无 H 作用时，Ms 应分布 在由 Fd Fex FK，三者所决定的总自由能极小的方向，但由于铁磁体有一定的几何尺寸，Ms 的 一直均匀分布必将导致表面磁极的出现而产生 Hd ，从而使总能量增大，不再处于能量极小 的状态，因此必须降低 Fd ，故只有改变其 Ms 矢量分布方向，从而形成多磁畴，因此 Fd 最 小要求是形成磁畴的根本原因 6. 技术磁化 技术磁化阐述的是关于铁磁质在整个磁化过程中磁化行为的机理，即阐明了在 外磁场作用下，磁畴是通过何种机制逐渐趋向外磁场方向的。 技术磁化的过程可分为三个阶段：起始磁化阶段，急剧磁化阶段以及缓慢磁化并 趋于磁饱和阶段。 8．磁性起源
磁阻效应实验小结
磁阻效应实验小结
磁阻效应是指电流通过垂直于磁场方向的导体时，产生一种垂直于电流方向和磁场方向的电动势的现象。
该实验是通过测量导线两端的电动势与电流之间的关系，来研究磁阻效应的实际运用和原理。
实验过程中，首先将导线连接到电源上，然后将磁铁放置在导线的底部，通过改变电源电压来改变电流的大小。
同时使用一个万用表来测量导线两端的电动势，并且记录下来。
在实验过程中，我们发现了以下几个现象。
首先，当电流大小变化时，导线两端的电动势也会随之变化。
电动势随电流值的增大而增大，随电流值的减小而减小，这与磁阻效应的原理相吻合。
其次，当磁铁与导线的距离变化时，导线两端的电动势也会随之变化。
当磁铁离导线越近时，导线两端的电动势越大，当磁铁离导线越远时，导线两端的电动势越小。
最后，我们还发现了当改变磁铁的方向时，导线两端的电动势也会改变。
当磁铁正对导线时，导线两端的电动势最大，当磁铁与导线垂直时，导线两端的电动势最小。
通过以上实验现象的观察和记录，我们可以得出以下结论。
首先，磁阻效应导致导线两端产生一个垂直于电流和磁场方向的电动势。
其次，电动势的大小与电流的大小成正比，与磁铁和导线的距离的平方反比，与磁铁与导线的夹角有关。
综上所述，磁阻效应实验是研究磁阻效应的一个重要实验。
通过该实验，我们可以深入了解磁阻效应的原理和应用，并且可以通过测量导线两端的电动势与电流之间的关系来研究磁阻效应的特性和规律。
这对于理解电磁现象和应用电磁技术具有重要意义。
磁阻效应对磁滞效应的影响研究
磁阻效应对磁滞效应的影响研究磁滞效应和磁阻效应是磁学中两个重要的现象。
磁滞效应是指材料在外加磁场作用下，磁化强度不完全随磁场的变化而变化。
而磁阻效应则是指材料在磁场作用下自身电阻率发生变化的效应。
两种效应经过多年的研究，目前得到了广泛的应用和发展，特别是在磁性材料、电子器件等方面得到了广泛使用。
磁滞效应和磁阻效应在磁学研究中所起的作用不同。
磁滞效应主要是因为磁化强度需要一定的时间才能适应磁场变化的速度，即磁滞现象 is the result of the fact that the magnetization needs a certain amount of time to adapt to the speed of the magnetic field variation. 而磁阻效应则主要是因为磁场作用下，电子受到磁场的作用而发生自旋极化，从而导致电子的运动轨迹和电子的速度发生变化。
这也就是为什么一些材料在磁场作用下会出现类似铁磁、反铁磁和顺磁等特性的原因。
虽然磁滞效应和磁阻效应都是磁性材料的常见现象，但是它们之间的关系目前仍然需要深入探究。
事实上，磁阻效应对磁滞效应的影响是一个很重要的问题，对于提高磁性材料的性能、提高电子器件的效率等方面都有着关键的作用。
近年来在磁学领域有很多关于磁阻效应和磁滞效应的研究报道。
例如，一些研究人员通过实验发现，磁场的强度和方向会对磁滞效应的大小和性质产生显著的影响。
在这些研究中，磁场强度和方向的变化被认为是造成磁滞和磁阻效应差异的主要原因。
同时也有一些研究人员认为，磁阻效应对磁滞效应的影响并不大。
在这些研究中，他们通过制备不同的材料，观察材料的磁滞效应和磁阻效应的变化，得到了与前者不同的结论。
但是需要注意的是，这些研究成果仅仅是为了增进我们对磁性材料的了解，对于提高材料的性能还有一定距离。
因此，需要更多的实验和理论研究来深入探讨磁阻效应和磁滞效应之间的联系。
磁阻效应的分类和应用
磁阻效应的分类和应用巨磁电阻效应存在于铁磁性(如：Fe,Co,Ni)/非铁磁性(如：Cr,Cu,Ag,Au)的多层膜系统，由于非磁性层的磁交换作用会改变磁性层的传导电子行为，使得电子产生程度不同的磁散射而造成较大的电阻，其电阻变化较常磁阻大上许多，故被称为“巨磁阻”。
1988年由法国物理学家阿尔贝·费尔与德国物理学家彼得·格林贝格分别发现的巨磁阻效应，也被视为是自旋电子学的滥觞。
巨磁阻效应（Giant Magnetoresistance）是一种量子力学和凝聚态物理学现象，磁阻效应的一种，可以在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中观察到。
这种结构物质的电阻值与铁磁性材料薄膜层的磁化方向有关，两层磁性材料磁化方向相反情况下的电阻值，明显大于磁化方向相同时的电阻值，电阻在很弱的外加磁场下具有很大的变化量。
巨磁阻效应被成功地运用在硬盘生产上，具有重要的商业应用价值早在1988年，费尔和格林贝格尔就各自独立发现了这一特殊现象：非常弱小的磁性变化就能导致磁性材料发生非常显著的电阻变化。
那时，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，他把这种效应命名为巨磁阻效应（Giant Magneto-Resistive，GMR）。
有趣的是，就在此前3个月，德国优利希研究中心格林贝格尔教授领导的研究小组在具有层间反平行磁化的铁/铬/铁三层膜结构中也发现了完全同样的现象。
巨磁阻效应自从被发现以来就被用于开发研制用于硬磁盘的体积小而灵敏的数据读出头（Read Head）。
这使得存储单字节数据所需的磁性材料尺寸大为减少，从而使得磁盘的存储能力得到大幅度的提高。
第一个商业化生产的数据读取探头是由IBM公司于1997年投放市场的，到目前为止，巨磁阻技术已经成为全世界几乎所有电脑、数码相机、MP3播放器的标准技术。
在Grünberg最初的工作中他和他领导的小组只是研究了由铁、铬（Chromium）、铁三层材料组成的样品，实验结果显示电阻下降了1.5%。
半导体材料的磁阻效应_概述及解释说明
半导体材料的磁阻效应概述及解释说明1. 引言1.1 概述半导体材料的磁阻效应是指在外部磁场作用下，材料内部电导率发生变化的现象。
这一现象被广泛应用于磁存储器、传感器和逻辑门等领域。
随着科技的快速发展，对于半导体材料的磁阻效应进行深入研究已成为一个重要课题。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分来讨论半导体材料的磁阻效应。
首先，我们将介绍磁阻效应的基本概念，包括其定义、比例性质和分类等。
接着，我们会详细探讨半导体材料中的磁阻效应，包括半导体材料简介、自旋运动以及与磁场调控相关的磁隧穿效应。
然后，我们将解释并说明半导体材料的磁阻效应机制，包括自旋霍尔效应解释、瞬态反常霍尔效应解释以及自旋位移电流解释和提高方法探讨。
最后，在结论与展望部分，我们将总结归纳本文所讨论的半导体材料的磁阻效应特点和机制解释方法，并提出未来发展方向和可能的应用领域。
1.3 目的本文旨在系统地介绍半导体材料的磁阻效应及其机制，以加深对该现象的理解。
通过本文的阐述，读者将能够了解磁阻效应的基本概念、半导体材料中存在的自旋运动和磁场调控等因素，并进一步探索其背后的物理原理。
同时，我们希望通过这篇文章能够激发更多关于半导体材料磁阻效应方面实验与理论深入研究以及寻找新的应用领域的兴趣。
2. 磁阻效应的基本概念2.1 磁阻效应定义磁阻效应是指在电流通过一个材料时，由于磁场的存在，产生能够改变材料电阻大小的现象。
简单来说，当磁场作用于材料时，材料的电阻会发生变化，这种变化即为磁阻效应。
2.2 磁阻比例性质磁阻效应通常包括正常磁阻和反常磁阻两种情况。
在正常磁阻中，随着施加的外部磁场强度增大，材料电阻也会增大；而在反常磁阻中，则是随着外部磁场强度增大，材料电阻会减小。
不同材料和结构可以表现出不同种类的磁阻比例性质。
2.3 磁阻效应分类根据具体表现形式以及机制解释方式的不同，可以将磁阻效应分为多种类型。
其中一些主要类型包括：a. 霍尔效应：霍尔效应是指在垂直于电流方向和外部磁场方向之间存在差异时产生的电压差。
磁阻式传感器的工作原理
磁阻式传感器的工作原理
磁阻式传感器是一种常见的测量磁场强度的设备，工作原理是基于磁阻效应。
磁阻效应是指材料在磁场中受到外加磁场的作用时，其电阻值会发生变化的现象。
磁阻式传感器利用此现象来测量磁场强度。
磁阻式传感器一般由一个磁敏元件和一组导线组成。
磁敏元件通常由磁敏材料制成，如磁铁氧体或磁敏薄膜等。
在没有外加磁场时，磁敏元件的电阻值处于一个基准状态。
当外加磁场作用于磁阻式传感器时，磁敏元件会受到磁力的影响，导致其晶格结构发生畸变。
这些畸变会使得磁敏元件的电阻值发生变化。
具体而言，当外加磁场越强时，电阻值的变化幅度越大。
为了测量磁场的强度，磁阻式传感器通常会将磁敏元件组装成一个电路。
通过测量电路中的电压或电流，可以根据磁敏元件的电阻值变化来计算磁场强度的大小。
磁阻式传感器具有许多优点，如响应速度快、精度高、体积小等。
因此，在许多领域中广泛应用，如汽车工业、电子设备、航空航天等。
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磁阻效应的名词解释
磁阻效应，也称为磁阻纳米结构效应，是指在磁性材料中，当电流通过材料时，磁阻会发生改变的现象。
这种现象是由材料内部磁矩的旋转或磁矩方向的改变引起的。
磁阻效应最早由物理学家吴健雄在1988年发现，并因此获得了诺贝尔物理学奖。
吴健雄的实验以及随后的研究表明，当电流通过非磁性微细导线时，材料的电阻会因为磁场的存在而产生变化。
这种变化可以通过改变材料的磁场或者改变材料内磁矩的方向来实现。
磁阻效应的发现对磁存储技术和磁传感器领域产生了重大影响。
在磁存储领域，磁阻效应被广泛应用于硬盘驱动器的读取头，用于检测和读取硬盘上的磁道信息。
而在磁传感器领域，磁阻效应被用于测量和检测磁场。
为了更好地理解磁阻效应的原理，我们可以从材料的电子结构和自旋的角度来
解释。
在普通的金属中，电子会根据泡利不相容原理填充不同的能级。
每个能级都有两个自旋态，上自旋态和下自旋态。
在没有磁场的情况下，这两个自旋态是等价的，电阻率是常数。
然而，当有磁场存在时，自旋角动量与磁场相互作用，导致自旋向磁场方向倾斜。
这将导致两个自旋态的能量差异，进而改变了电子的能带结构和电子在能带中的分布。
由于电子在材料中的散射过程和自由路径的变化，材料的电阻率也会受到影响。
这就是磁阻效应的基本原理。
在磁阻效应的应用中，最重要的是磁阻比的定义和计算。
磁阻比是指磁场引起
的电阻变化与没有磁场时的电阻的比值。
磁阻比通常以百分数表示，可以通过下面的公式计算：
磁阻比 = (Rm - R0) / R0 x 100%
其中，Rm是在磁场作用下的电阻，R0是没有磁场时的电阻。
根据磁阻比的不同取值，磁阻效应可分为正磁阻效应和负磁阻效应。
正磁阻效
应指的是磁场增强了材料的电阻，而负磁阻效应指的是磁场降低了材料的电阻。
在实际应用中，最常见的磁阻效应是巨磁阻效应(GMR)和隧道磁阻效应(TMR)。
巨磁阻效应是由金属和非磁性材料交替堆叠而成的薄膜结构产生的，可以用于制造高灵敏度的磁传感器和读取头。
隧道磁阻效应是由两个磁性材料之间的隧道结构产生的，可以用于制造高稳定性和高集成度的磁存储器件。
总之，磁阻效应是一种重要的物理现象，具有广泛的应用潜力。
通过研究和利
用磁阻效应，可以开发出更先进的磁存储设备、磁传感器和其他相关领域的技术。
对于磁学和材料科学领域的研究人员来说，探索和解释磁阻效应的机制仍然是一个激动人心的课题。
对于电子工程师和工业界来说，利用磁阻效应开发新的应用和设备将为人类带来更多便利和创新。