问题二:霍尔传感器为什么会有磁阻效应? 当导电材料处于磁场中时,导体或半导体的载流子将受到洛伦兹力的作用发生偏转,在两端积聚电荷并产生霍尔电场。如果霍尔电场和某一速度载流子的的洛伦兹力作用恰好抵消,那么大于或小于该速度的载流子将发生偏转,使得沿外加电场方向运动的载流子数量减少,电阻增大,表现出横向磁阻效应。
问题三:磁阻效应的分类 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。磁阻效应主要分为:常磁阻,巨磁阻,超巨磁阻,异向磁阻,穿隧磁阻效应等常磁阻(OrdinaryMagnetoresistance,OMR)对所有非磁性金属而言,由于在磁场中受到洛伦兹力的影响,传导电子在行进中会偏折,使得路径变成沿曲线前进,如此将使电子行进路径长度增加,使电子碰撞机率增大,进而增加材料的电阻。磁阻效应最初于1856年由威廉・汤姆森,即后来的开尔文爵士发现,但是在一般材料中,电阻的变化通常小于5%,这样的效应后来被称为“常磁阻”(ordinarymagnetoresistance,OMR)。巨磁阻(GiantMagnetoresistance,GMR)所谓巨磁阻效应,是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻是一种量子力学效应,它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时,载流子与自旋有关的散射最小,材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时,与自旋有关的散射最强,材料的电阻最大。超巨磁阻(ColossalMagnetoresistance,CMR)超巨磁阻效应(也称庞磁阻效应)存在于具有钙钛矿(Perovskite)ABO3的陶瓷氧化物中。其磁阻变化随着外加磁场变化而有数个数量级的变化。其产生的机制与巨磁阻效应(GMR)不同,而且往往大上许多,所以被称为“超巨磁阻”。 如同巨磁阻效应(GMR),超巨磁阻材料亦被认为可应用于高容量磁性储存装置的读写头。不过,由于其相变温度较低,不像巨磁阻材料可在室温下展现其特性,因此离实际应用尚需一些努力。异向磁阻(Anisotropicmagnetoresistance,AMR)有些材料中磁阻的变化,与磁场和电流间夹角有关,称为异向性磁阻效应。此原因是与材料中s轨域电子与d轨域电子散射的各向异性有关。由于异向磁阻的特性,可用来精确测量磁场。穿隧磁阻效应(Tunnel Magnetoresistance,TMR)穿隧磁阻效应是指在铁磁-绝缘体薄膜(约1纳米)-铁磁材料中,其穿隧电阻大小随两边铁磁材料相对方向变化的效应。此效应首先于1975年由MichelJulliere在铁磁材料(Fe)与绝缘体材料(Ge)发现;室温穿隧磁阻效应则于1995年,由TerunobuMiyazaki与Moodera分别发现。此效应更是磁性随机存取内存(magneticrandomacces *** emory,MRAM)与硬盘中的磁性读写头(readsensors)的科学基础。
问题四:磁阻效应由什么因素引起啊??? 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耳电场。如果霍耳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丹减少,电阻增大,表现出横向磁阻效应
问题五:磁阻效应的发展经历 材料的电阻会因为外加磁场而增加或减少,则称电阻的变化称为磁阻(MR)。磁阻效应是1857年由英国物理学家威廉・汤姆森发现的,它在金属里可以忽略,在半导体中则可能由小到中等。从一般磁阻开始,磁阻发展经历了巨磁阻(GMR)、庞磁阻(CMR)、穿隧磁阻(TMR)、直冲磁阻(BMR)和异常磁阻(EMR)。
问题六:如何区分霍尔效应与磁阻效应 磁场中的导体流过电流时,载流子会受到洛伦兹力,电流方向的载流子会垂直磁场方向发生偏转,因此电流会减小,这个效应是磁阻效应。而导体上下两端会产生一个电势差,这个效场是霍尔效应。
问题七:磁阻效应的应用 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、探矿等领域得到广泛应用,如数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统、伪钞检别、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、灵敏度高的磁阻器件磁电阻,有着十分重要的应用价值。2007年诺贝尔物理学奖授予来自法国国家科学研究中心的物理学家艾尔伯・费尔和来自德国尤利希研究中心的物理学家皮特・克鲁伯格,以表彰他们发现巨磁电阻效应的贡献。
问题八:磁阻效应和霍尔效应有何内部联系 霍尔效应导致了金属或半导体电阻增大的现象,表现为磁阻现象。霍尔效应是本质
一般有半导体磁阻元件和三极管词组元件这两种相关资料:
磁阻元件是一种即使在使用多个磁阻体薄膜时制造工序也不需要极高的精度且可提高磁阻体薄膜的布局自由度的磁阻元件。
磁阻(magnetic reluctance)是指含有永磁体的磁路中的一个参量。源于磁路中存在漏磁。利用永磁体来产生一工作磁场时,需要有永磁体、高导磁软磁体和适当大小的空隙三部分,总称为磁路。永磁体提供磁通,经过软磁体连接后在空隙处产生磁场。磁路中的总磁通量是守恒的,但在空隙处的磁通密度相对降低,因有部分磁通在非空隙处流失,称之为漏磁,导致磁路中的磁阻。
磁敏材料能通过磁阻效应将磁信号转换成电信号。磁阻效应包括材料的电阻率随磁场而变化和元件电阻值随磁场而变化两种现象。前者称磁电阻率效应或物理磁阻效应,后者称为磁电阻效应或几何磁阻效应。
磁敏电阻材料主要是电子迁移率大的半导体材料,还有铁镍钴合金。常用的半导体有InSb(或InSb-NiSb共晶材料)、砷化铟(InAs)和砷化镓(GaAs)等材料,一般用N型。
高纯度InSb和InAs的电子迁移率分别为5.6~6.5 m/(V·s)和2.0~2.5m/(V·s)。InSb的禁带宽度小,受温度影响大。GaAs的禁带宽度大,电子迁移率也相当大[0.8 m/(V·s)],受温度影响小,且灵敏度也高。
镍钴合金和镍铁合金的电阻温度系数小,性能稳定,灵敏度高,且具有方向性,可制作强磁性磁阻器件,用于磁阻的检测等方面。
用半导体材料制作的磁敏电阻器、无触点电位器、模拟运算器和磁传感器等应用于测量、计算机、无线电和自动控制等方面。半导体InSb-NiSb磁敏电阻器用于磁场、电流、位移和功率测量及模拟运算器等方面,其阻值为10Ω~1kΩ,相对灵敏度6~18 (B=1 T),温度系数-2.9%~0.09% (1/℃) (B=1 T),极限工作频率1~10 MHz。在测量小于0.01T的弱磁场时,必须附加以偏置磁场才能进行。
Ni-Co薄膜磁敏电阻器主要用于探测磁场方向、磁带位置检测、测量和控制转速或速度以及无触点开关等方面。阻值有1、10、250kΩ,相对灵敏度2%以上(3×10T下),温度系数3000±500×10(1/℃),感应磁场3×10T以上,工作温度-55~150℃。在检测磁场反转或可逆磁场以下的磁信号时,也应采用偏置磁场。 半导体磁敏电阻
通常半导体磁敏电阻是由基片、半导体电阻条(内含短路条)和引线三个主要部分组成的。基片又叫衬底,一般是用0.1~ 0.5mm厚的云母、玻璃作成的薄片,也有使用陶瓷或经氧化处理过的硅片作基片的。电阻条一般是用锑化锢(InSb)或砷化铟(InAs)等半导体材料制成的半导体磁敏电阻条,在制造过程中,为了提高磁敏电阻的阻值,缩小其体积、提高灵敏度常把它作成如图1所示的结构。
半导体材料的电阻率 ρ 随外磁场强度变化而变化的现象叫作半导体的物理磁阻效应或叫作磁阻率效应。这是由于在外施磁场的作用下,流经半导体磁敏电阻的载流子受洛仑兹力的作用使其流动路径发生偏斜,从而造成它从一个电极流到另一个电极所流过的途经(即载流子运动的轨迹)要比无磁场作用时所通过的途经要长,故其电阻值增大。我们把载流子在磁场作用下的平均偏斜角度 θ 叫作平均霍尔角。它与外施磁场及载流有如下关系:
式中为电子迁移率; B为外施磁场的磁感应强度。从式(1 )可以看出:半导体磁敏电阻材料的载流子迁移率越大,其偏斜的平均霍尔角就越大,电阻的变化就越大。这种电阻的变化和磁场强度的关系大致可以认为:在弱磁场的作用下,半导体磁敏电阻的相对变化率R/R0与所施磁场的磁感应强度B的平方成正比;而在强磁场的作用下,半导体磁敏电阻的相对变化率ΔR/ R0则与所施磁场的磁感应强度B成正比。
强磁性金属薄膜磁敏电阻
强磁性金属薄膜磁敏电阻器件的结构如图2所示,和半导体磁敏电阻一样,它也是由基片、强磁性金属薄膜的电阻体和内外引线三部分组成的。基片一般是用厚为0.1~ 0.5mm的玻璃片、高频陶瓷片或经氧化处理的硅片制成;电阻体通常是采用半导体平面工艺中的真空镀膜(或溅射)、光刻、腐蚀工艺而制成的内引线是用硅铝丝或金丝采用超声压焊或金丝球焊而焊接的,外引线是用非磁性的铜片等材料焊接的。 1)磁阻比:指在某一规定的磁感应强度下,磁敏电阻器的阻值与零磁感应强度下的阻值之比。
2)磁阻系数:指在某一规定的磁感应强度下,磁敏电阻器的阻值与其标称阻值之比。
3)磁阻灵敏度:指在某一规定的磁感应强度下,磁敏电阻器的电阻值随磁感应强度的相对变化率。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)