巨磁阻效应实验原理

巨磁阻效应的原理及应用

摘要：介绍了巨磁阻效应的发现、原理及器件应用。 关键词：巨磁阻效应；原理；磁性材料；磁头；应用。

1、引言

近年来各种铁磁／非铁磁多层结构的巨磁阻(GMR)效应引起了实验和理论工作者的广泛兴趣。人们对GMR效应进行了一定程度的深入研究，并且取得了很大的成就。如今一些利用巨磁阻效应制造器件的技术已经相当成熟，并且具有非常广阔的应用前景。1997年，全球首个基于巨磁阻效应的读出磁头问世。正是借助了巨磁阻效应，人们才能够制造出如此灵敏的磁头，能够清晰读出较弱的磁信号，并且转换成清晰的电流变化。新式磁头的出现引发了硬盘的“大容量、小型化”革命。如今全世界几乎所有，笔记本电脑、音乐播放器、数码相机等各类数码电子产品中所装备的硬盘，基本上都应用了巨磁阻效应，这一技术已然成为新的标准。

当然巨磁阻的发现并非偶然，这种效应的发现建立在长期对交换耦合膜和铁磁合金电子运输这两个相互独立而又密切相关的领域所作的系统深入研究的基础上。1986 年Grunberg 等人实验中发现在“Fe/Cr/Fe”三明治结构中，Fe 层之间可以通过Cr 层进行交换作用，当Cr 层在合适的厚度时，两Fe 层之间存在反铁磁耦合。在此基础上，1988 年Baibi

本文从普通退火、焦耳退火、应力退火和磁场退火等方法出发,在分析各种热处理方式改善其软磁性能基础上,本文阐述了不管哪种退火方式,都需要通过大量的实验优化研究才能获得所需性能的工艺参数的观点。结合退火直接影响材料的磁导率可以由感生各向异性和一定的磁畴结构得以有效控制和改善的实际,在改善磁致伸缩金属材料的磁畴结构方面取得提高GMI效应的效果。

提高巨磁阻抗 ( GMI )效应的方法讨论付宏波

哈尔滨师范大学

物理与电子工程学院

黑龙江

哈尔滨

1 O 2 O 5 5

【摘要】本文从普通退火、焦耳退火、应力退火和磁场退火等方法出发，在分析各种热处理方式改善其软磁性能基础上，本文阐述了不管哪种退火方式，都需要通过大量的实验优化研究才能获得所需性能的工艺参数的观点。结合退火直接影响材料的磁导率可以由感生各向异性和一定的磁畴结构得以有效控制和改善的实际，在改善磁致伸缩金属材料的磁畴结构方面取得提高 GM l应的效果。效

【关键词】巨磁阻抗退火方法磁畴结构 中图分类号：04 .文献标识码：A文章编号：1 0 - 0 7 2 ) . 7— 2 82 9 4 6 ( 01 013 2 0 0 1基于软磁非晶丝巨磁阻抗效应 (￣ ) GⅡ传感器是近年来磁传感器领域的研究热点

成绩 评 定 教师 签 名

嘉应学院物理系大学物理

学生实验报告

实验项目：

实验地点： 班 级： 姓 名： 座 号：

实验时间： 年 月 日

物理与光信息科技学院编制

实验预习部分 一、实验目的：

1、 了解GMR效应的原理

2、 测量GMR模拟传感器的磁电转换特性曲线 3、 测量GMR的磁阻特性曲线

4、 测量GMR开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线 5、 用GMR传感器测量电流

6、 用GMR梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR转速（速度）传感器的原理 7、 通过实验了解磁记录与读出的原理

二、实验仪器设备：巨磁电阻实验仪

区域1

区域2

区域3

图5 巨磁阻实验仪操作面板 图5所示为巨磁阻实验仪系统的实验仪前面板图。 区域1——电流表部分：做为一

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实验15 磁阻效应法测量磁场

物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。 磁场的测量可利用电磁感应，霍尔效应，磁阻效应等各种效应。其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。

磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。本实验研究AMR的特性并利用它对磁场进行测量。

【实验目的】

1． 了解AMR的原理并对其特性进行实验研究。 2． 测量赫姆霍兹线圈的磁场分布。 3． 测量地磁场。

【仪器用具】

ZKY-CC各向异性磁阻传感器（AMR）与磁场测量仪

【实验原理】

各向异性磁阻传感器AMR（Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。沉积时外加磁场，形成易磁化

许大中,贺益康,电机控制,电子教案

5.3 开关磁阻电动机原理

许大中,贺益康,电机控制,电子教案

一、开关磁阻电动机的工作原 理关磁阻电动机传动系统(简称 SRD系统) 是最近20年来开发成功的一种新型电气传 动系统，它由开关磁阻电动机(简称 SR电 机或 SRM)、功率变换器、转子位臵检测 器和控制器所组成，如图 5-21所示。

许大中,贺益康,电机控制,电子教案

图5-21 开关磁阻电动机传动系统结构

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基本结构

定子和转子均为凸极结构 定子和转子的齿数不等，转子齿数一般比定 子少两个 定子齿上套有集中线圈，两个空间位臵相对 的定子齿线圈相串联，形成一相绕组 转子由铁心叠片而成，其上无绕组 如图5-22所示

许大中,贺益康,电机控制,电子教案

图5-22 开关磁阻电动机的基本结构

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工作机理

开关磁阻电机的工作机理与磁阻(反应)式步进电动 机一样，基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原 理。 当定、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时，磁 场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁 导最大的位臵。 当向定子各相绕组中依次通入电流时，电机转子将 一步一步地沿着通电相序相反的方向转动

热效应实验

热效应实验仪包括热机和热泵。当作为热机时，来自热端的热的热量被用来作功，从而有电流流过负载电阻，由此可以得到热机的实际效率和理论最大效率。当作为热泵时，将热量从低端传到热端，从而可以得到热泵实际性能系数和理论最大系数。

热效应实验仪基本元件是被称为帕尔帖器件的热电转换器。为了模拟热学教材中具有无限大热池和无限大冷池的理论热机，帕尔帖器件的一端通过向冷池加冰保持低端温度不变，而帕尔帖器件的另一端利用加热器电阻保持热端温度稳定。 1. 历史背景

把热能转换为电能的所谓电热效应的发展已有一个半世纪的历史。这是与温度梯度的存在有关的现象，其中重要的是温差电现象。但是，由于金属的温差电动势很小，只是在用作测量温度的温差电偶方面得到了应用。半导体出现后，发现它能得到比金属大得多的温差电动势，在热能与电能的转换上，可以有较高的效率。因此，在温差发电、温差致冷方面获得了发展。

1821年，德国物理学家塞贝克发现不同金属的接触点被加热时，产生电流，这个现象被称之为塞贝克效应，这就是热电偶的基础。

然后在1834年帕尔帖发现了塞贝克效应的逆效应，即当电流流过不同金属的接点时，有吸热和放热现象，取决于电流流入接点的方向。

现在，使用Pn结实现塞贝效应，

西南大学心理学部学生实验报告

姓 名

王倩

学 号 222012306011022 专 业 课 程 实验心理学

心理学（师范）

年 级 2012级 实验时间 2013.11.29 成 绩

同组人姓名 吴韩雨舸、陈妮莎

Stroop效应实验

王倩

（西南大学心理学部，重庆，400715）

1

西南大学心理学部学生实验报告

摘 要

本实验通在字义、字色一致和不一致条件下的字义、字色判断任务来验证经典色词Stroop效应。本实验以西南大学心理学部本科2012级54名同学作为被试，给被试呈现字色和字义一致和不一致的词语，被试在字义和字色一致和不一致的情况下按不同的按键来对字义和字色做出反应。系统自动记录反应时和准确性。结果显示，在字色和字义一致的情况下，被试对字义和字色的判断平均反应时相差不大；而在字色和字义不一致的情况下对字义的平均反应时最长；字色和一致和不一致对被试反应时长短有显著性差异。其结果证明了Stroop等人的实验研究，证明了经典色词Stroop效应的存在。

关键词 Stroop效应 反应时 字色

1 引言

1.1 stroop效应简述

stroop效应，又叫斯特普效应。是指字义对字体颜色的干扰效应。一般认

西南大学心理学部学生实验报告

姓 名

王倩

学 号 222012306011022 专 业 课 程 实验心理学

心理学（师范）

年 级 2012级 实验时间 2013.11.29 成 绩

同组人姓名 吴韩雨舸、陈妮莎

Stroop效应实验

王倩

（西南大学心理学部，重庆，400715）

1

西南大学心理学部学生实验报告

摘 要

本实验通在字义、字色一致和不一致条件下的字义、字色判断任务来验证经典色词Stroop效应。本实验以西南大学心理学部本科2012级54名同学作为被试，给被试呈现字色和字义一致和不一致的词语，被试在字义和字色一致和不一致的情况下按不同的按键来对字义和字色做出反应。系统自动记录反应时和准确性。结果显示，在字色和字义一致的情况下，被试对字义和字色的判断平均反应时相差不大；而在字色和字义不一致的情况下对字义的平均反应时最长；字色和一致和不一致对被试反应时长短有显著性差异。其结果证明了Stroop等人的实验研究，证明了经典色词Stroop效应的存在。

关键词 Stroop效应 反应时 字色

1 引言

1.1 stroop效应简述

stroop效应，又叫斯特普效应。是指字义对字体颜色的干扰效应。一般认

塞 曼 效 应

1896年塞曼发现，光源放在磁场内时，所发射的光谱分裂成几条，而且分裂的谱线是偏振的。接着洛伦兹防系用经典电磁理论对分裂成三条谱线（在垂直于磁场方向观察）的情形作了解释。进一步的研究发现，大多数谱线的塞曼分裂为多于三条，习惯上称前一种谱线分裂为正常塞曼效应，后一种谱线分裂为反常塞曼效应。历史上对反常塞曼效应的理论研究，促进了电子自旋概念的引入，从而推进了量子理论的发展。现今，量子力学已对反常塞曼效应作出了满意的解释。

塞曼效应证实了原子具有磁矩和空间量子化效应。从塞曼效应的实验数据可以推断有关能级分裂情况，确定量子数和朗德因子g，从而可获得有关原子态的重要信息，故塞曼效应是研究原子结构的重要方法之一。

本实验的主要目的是用法布里-珀罗标准具研究塞曼效应.观察Hg5461?谱线的分裂现象以及它们的偏振状态,并通过摄谱及测量,确定电子的荷质比

e值. m原 理

一 塞曼效应原理概述

塞曼效应的产生是由于原子磁矩与磁场作用的结果.在忽略很小的核磁矩的情况下,原子的总磁矩等于电子的轨道磁矩和自旋磁矩之和.电子具有的轨道总角动量Pl及自旋总角动量Ps 的数值分别为: Pl?l(l?1)hh

西南大学心理学部学生实验报告

姓 名

王倩

学 号 222012306011022 专 业 课 程 实验心理学

心理学（师范）

年 级 2012级 实验时间 2013.11.29 成 绩

同组人姓名 吴韩雨舸、陈妮莎

Stroop效应实验

王倩

（西南大学心理学部，重庆，400715）

1

西南大学心理学部学生实验报告

摘 要

本实验通在字义、字色一致和不一致条件下的字义、字色判断任务来验证经典色词Stroop效应。本实验以西南大学心理学部本科2012级54名同学作为被试，给被试呈现字色和字义一致和不一致的词语，被试在字义和字色一致和不一致的情况下按不同的按键来对字义和字色做出反应。系统自动记录反应时和准确性。结果显示，在字色和字义一致的情况下，被试对字义和字色的判断平均反应时相差不大；而在字色和字义不一致的情况下对字义的平均反应时最长；字色和一致和不一致对被试反应时长短有显著性差异。其结果证明了Stroop等人的实验研究，证明了经典色词Stroop效应的存在。

关键词 Stroop效应 反应时 字色

1 引言

1.1 stroop效应简述

stroop效应，又叫斯特普效应。是指字义对字体颜色的干扰效应。一般认