Мэт метода. В. И. Ульянова (Ленина) материалы электронной техники лабораторный практикум
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
S R n (H) Рис. 10.2. Мостовая схема для снятия зависимостей сопротивлений магниторезистивных элементов, выполненных из гранулированных композитов, от напряженности магнитного поля Мост питается от источника G постоянного напряжения равного U 0 . Левое плечо моста содержит два постоянных резистора R 1 и R 3 , равных по сопротивлению, и включенный между ними переменный резистор R 2 для точной подстройки (балансировки) моста. При среднем положении движка резистора напряжение на выводе движка составляет половину напряжения питания моста U 0 /2, ив дальнейшем это напряжение является опорным в измерениях зависимостей сопротивлений образцов R n (H) от напряженности магнитного поля. В правое плечо моста включен набор из четырех магниторезистивных элементов R n (H) с разной объемной долей х кобальта в диэлектрической матрице. Объемная долях для каждого из четырех образцов приведена в табл. 10.1. Каждый из испытуемых образцов, например, R 1 (H), с помощью переключателя S соединяется последовательно с двумя другими резисторами 79 постоянный, значение сопротивления которого внесено в табл. 10.1) и 1 R (переменный) с отградуированной шкалой сопротивления на панели установки. Изменением сопротивления резистора 1 R добиваются равенства суммы сопротивлений резисторов 1 R и 1 R сопротивлению испытуемого образца R 1 (H). Это равенство обеспечивает баланс моста, который регистрируется нулевым показанием милливольтметра Р, включенного между выводом движка резистора R 2 и общим выводом переключателя S. Если на испытуемый образец накладывается внешнее магнитное поле перемещением ручки регулятора напряженности поля Н, то сопротивление образца уменьшается и происходит разбаланс моста, который регистрируется показаниями милливольтметра. Оценку значений относительного изменения сопротивления называемого магниточувствительностью) можно произвести по формуле 100 4 0 0 U U R ) H ( R H n n % (10.1), где ∆U – напряжение разбаланса, регистрируемое милливольтметром, а U 0 – напряжение питания моста, которое составляет 2,8 В. При выполнении работы необходимо определить зависимости магнито- чувствительности образцов R n (H) от напряженности магнитного поля и от объёмной доли кобальта в матрице Al 2 O 3 10.3. Проведение испытаний Включить установку тумблером в сеть. Нажав кнопку № 1 переключателя, подключить первый магниторезистивный элемент в мостовую схему. Установить напряженность внешнего магнитного поля Нравной нулю, аре- зистор Точная подстройка нуля – в среднее положение (белая отметка – наверх. Провести балансировку моста, те. установку стрелки милливольтметра на нулевую отметку, поворотом ручки переменного резистора 1 R . Записать значение сопротивления 1 0 H R в табл. 10.1. 80 Таблица 10.1 Значения сопротивлений Испытуемые образцы и объемная доля кобальта х № 1 (х = 0,36) № 2 (х = 0,42) № 3 (х = 0,48) № 4 (х = 0,51) , кОм 22 1,2 0,72 кОм кОм Изменяя напряженность магнитного поля Нот до максимального значения кЭ через 0,5 кЭ, измерить соответствующие значения напряжений разбаланса моста ∆U для первого образца. Данные занести в табл. 10.2. Нажав кнопку № 2 переключателя S, подключить второй магниторезистивный элемент в мостовую схему. Вновь провести балансировку моста при Ни записать значение 2 0 H R в табл. 10.1. Таблица 10.2 Напряженность магнитного поля Н, кЭ Номер образца № 1 № 2 № 3 № 4 U , мВ 0 1 1 H R H R , % U , мВ 0 2 2 H R H R , % U , мВ 0 3 3 H R H R , % U , мВ 0 4 4 H R H R , % Исследовать зависимость напряжения разбаланса моста ∆U от напряженности магнитного поля для второго образца. Данные занести в табл. 10.2. Аналогичные измерения провести для третьего и четвертого образцов и полученные результаты внести в табл. 10.1 и 10.2. 10.4. Обработка результатов 1. Поданным табл. 10.1 рассчитать значения сопротивлений четырех образцов при нулевой напряженности магнитного поля 0 H n R , просуммировав значения сопротивлений постоянного и переменного резисторов 0 H n R = Внести значения 0 H n R в табл. 10.1 и построить зависимость сопротивления образцов 0 H n R от объемной доли кобальта х в диэлектрической матрице. Используя (10.1), рассчитать значения магниточувствительности, те. относительного изменения сопротивления образцов 0 H n n R H R ∙100 %, для различных значений напряженности магнитного поля. Результаты записать в табл. 10.2 и построить зависимости 0 n n от напряженности магнитного поля для четырех образцов. 3. Поданными табл. 10.2. построить зависимость магниточувствитель- ности образцов при максимальной напряженности магнитного поля Н = 3 кЭ от объемной доли х кобальта в диэлектрической матрице Al 2 O 3 . В отчете отметить состав материала, при котором наблюдается максимальная магнито- чувствительность. 10.5. Контрольные вопросы 1. Чем обусловлено возникновение зависимости сопротивления от напряженности магнитного поля в гомогенных материалах (проводниках, полупроводниках) и гранулированных нанокомпозитах? 2. Как изменяется структура гранулированных нанокомпозитов при изменении содержания металлической фазы 3. Объясните зависимость магнитосопротивления от содержания металлической фазы в композите. 4. Как зависит магниточувствительность композита от содержания металлической (ферромагнитной) фазы в диэлектрической матрице материала При какой структуре композита магниточувствительность оказывается максимальной Как изменяется магниточувствительность композита по мере увеличения напряженности магнитного поля Ни приближения ее к значениям, вызывающим полную соориентацию магнитных моментов атомов в гранулах СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Золотухин ИВ, Калинин Ю. Е, Стогней О. В. Новые направления физического материаловедения учеб. пособие. Воронеж Изд-во Воронежского гос. унта, 2000. Материаловедение учеб. для вузов / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин и др под общ. ред. Б. Н. Арзамасова, Г. Г. Мухина. М Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. Сорокин В. С, Антипов Б. Л, Лазарева Н. П. Материалы и элементы электронной техники в 2 т учеб. для вузов. Т. 1: Проводники, полупроводники, диэлектрики. Т. 2: Активные диэлектрики. Магнитные материалы. Элементы электронной техники. М Издательский центр Академия, 2006. Справочник по электротехническим материалам / под ред. Ю. В. Кориц- кого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. Т. 3. Л Энергоатомиздат, 1988. Образовательные ресурсы Интернет Э. Материаловедение. Электронный ресурс. URL: дата обращения 01.10.2016). Э. Слайд-лекция по курсу Материаловедение. Электронный ресурс. URL: дата обращения 01.10.2016). Э. Лекции по материаловедению. Электронный ресурс. URL: дата обращения 01.10.2016). 83 СОДЕРЖАНИЕ Введение .................................................................................................................. 3 Правила выполнения лабораторных работ ......................................................... 4 1. Исследование электрических свойств проводниковых материалов ............. 5 2. Исследование электрических свойств полупроводниковых материалов ......................................................................................................... 14 3. Исследование фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов ......................................................................................................... 24 4. Исследование параметров полупроводниковых материалов с помощью эффекта Холла .............................................................................. 30 5. Исследование свойств диэлектрических конденсаторных материалов ........................................................................................................ 36 6. Анализ потерь энергии в конденсаторах резонансным методом ................. 43 7. Исследование свойств сегнетоэлектрических материалов .......................... 46 8. Исследование свойств металлических ферромагнитных материалов ........................................................................................................ 56 9. Исследование свойств ферритов ..................................................................... 67 10. Исследование эффекта гигантского магнитосопротивления ..................... 75 Список рекомендуемой литературы ................................................................... 82 Антипов Борис Львович Виолина Галина Николаевна Гарькин Лев Николаевич Кальнин Андрей Александрович Лазарева Нина Павловна Максимов Александр Иванович Марасина Лариса Алексеевна Мирошкин Владимир Петрович Тарасов Сергей Анатольевич Материалы электронной техники. Лабораторный практикум Учебное пособие Редактор НЮ. Меньшенина Подписано в печать 24.11.17. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Печ. л. 5,25. Гарнитура «Times New Roman». Тираж экз. Заказ 153 Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5 |