霍尔效应实验图
变温霍耳效应实验
变温霍尔效应实验1879年，霍尔(E.H.Hall)在研究通有电流的导体在磁场中受力的情况时，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为“霍尔效应”。
在半导体材料中，霍尔效应比在金属中大几个数量级，引起人们对它的深入研究.霍尔效应的研究在半导体理论的发展中起了重要的推动作用。
直到现在，霍尔效应的测量仍是研究半导体性质的重要实验方法。
利用霍尔效应，可以确定半导体的导电类型和载流子浓度，利用霍尔系数和电导率的联合测量，可以用来研究半导体的导电机构(本征导电和杂质导电)和散射机构(晶格散射和杂质散射)，进一步确定半导体的迁移率、禁带宽度、杂质电离能等基本参数。
测量霍尔系数随温度的变化，可以确定半导体的禁带宽度、杂质电离能及迁移率的温度特性。
根据霍尔效应原理制成的霍尔器件，可用于磁场和功率测量，也可制成开关元件，在自动控制和信息处理等方面有着广泛的应用。
一 实验原理1．半导体内的载流子根据半导体导电理论,半导体内载流子的产生有两种不同的机构：本征激发和杂质电离。
（1）本征激发半导体材料内共价键上的电子有可能受热激发后跃迁到导带上，在原共价键上却留下一个电子缺位—空穴，这个空穴很容易受到邻键上的电子跳过来填补而转移到邻键上。
因此，半导体内存在参与导电的两种载流子：电子和空穴。
这种不受外来杂质的影响由半导体本身靠热激发产生电子—空穴的过程，称为本征激发。
显然，导带上每产生一个电子，价带上必然留下一个空穴。
因此，由本征激发的电子浓度n 和空穴浓度p 应相等，并统称为本征浓度i n ，由经典的玻尔兹曼统计可得)2exp()2exp()(23/21KT E T K KT E N N p n n g g V C i -=-=== (1)式中Nc ，Nv 分别为导带、价带有效状态密度，K ’为常数，T 为温度，Eg 为禁带宽度，K 为玻尔兹曼常数。
（2）杂质电离在纯净的第IV 族元素半导体材料中，掺入微量III 或V 族元素杂质，称为半导体掺杂。
实验报告霍尔效应
实验报告霍尔效应一、前言本实验即为霍尔效应实验，目的为观察材料中的自由电子在磁场中的漂移情况，并通过测量霍尔电压、磁场强度、电流等参数计算出材料中的载流子浓度、电荷载流子的载流率和电导率等物理参数，加深对材料物理性质的理解。
二、实验原理1. 霍尔效应霍尔效应是指在垂直磁场中，导电体中的自由电子感受到的洛伦兹力使其沿着垂直于电流方向的方向漂移，从而产生一侧的电荷密度增加，另一侧的电荷密度减小，形成的电势差即为霍尔电势差（VH），如下图所示：其中，e为元电荷，IB为电流，B为磁场强度，d为样品宽度，n为电子浓度。
2. 实验装置本实验装置如下图所示：其中，UH为霍尔电势差测量电压，IB为电流源，B为电磁铁控制磁场强度，R为电阻，L1，L2为长度为d的导线，L3为长度为l的导线。
3. 实验步骤（1）将实验装置按照图中所示连接好。
（2）打开电源，调节电流源的电流大小，使其稳定在0.5A左右。
（3）打开电磁铁电源，调节磁场强度大小。
（4）读取测量电压UH值。
（5）更改电流大小、磁场强度等参数进行多次实验重复测量。
三、实验结果通过多次实验测量，我们得到了以下测量数据：IB/A B/T UH/mV0.5 0 00.5 0.1 60.5 0.2 120.5 0.3 180.5 0.4 240.5 0.5 30四、实验分析1. 计算样品电子浓度根据式子：UH=IBBd/ne，可以计算得出样品中电子浓度n，如下表所示：2. 计算材料电导率IB/A B/T UH/mV R/Ω J/A.m^-2 E/V.m^-1 σ/(S.m^-1)0.5 0 0.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.1 6.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.2 12.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.3 18.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.4 24.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.5 30.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+53. 计算电子的载流率通过本实验可以得到如下结论：1. 随着磁场强度的增加，霍尔电势差也随之增加。
大学物理仿真实验——霍尔效应
仿真实验------霍尔效应实验人：代梦妮一、实验目的：（1）霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用（2）测绘霍尔元件的V H —Is ，V H —I M 曲线，了解霍尔电势差V H 与霍尔元件工作电流Is ，磁场应强度B 及励磁电流I M 之间的关系。
（3）学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。
（4）学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如下图(1)所示，磁场B位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流Is （称为工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流Is 相反的X 负向运动。
由于洛仑兹力f L作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。
与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力 f E 的作用。
随着电荷积累的增加，f E 增大，当两力大小相等（方向相反）时， f L =－f E ，则电子积累便达到动态平衡。
这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场E H ，相应的电势差称为霍尔电势V H 。
设电子按平均速度V ，向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛仑兹力为：f L =－e V B式中：e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。
同时，电场作用于电子的力为： f E H H eV eE -=-=l图(1) 霍尔效应原理式中：E H 为霍尔电场强度，V H 为霍尔电势，l 为霍尔元件宽度当达到动态平衡时:f L =－f EV B=V H /l (1)设霍尔元件宽度为l ，厚度为d ，载流子浓度为 n ，则霍尔元件的工作电流为 ld V ne Is = (2)由(1)、(2)两式可得：d IsB R d IsB ne l E V H H H ===1 (3)即霍尔电压V H (A 、B 间电压)与Is 、B 的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数)/(1ne R H =称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，只要测出HV （伏），以及s I （安），B （高斯）和d （厘米）可按下式计算H R （厘米3/库仑）。
霍尔效应实验
霍尔效应实验实验目的1． 了解霍尔效应的产生原理及其副效应的产生原理和消除方法 2． 掌握霍尔系数和电导率的测量方法。
实验原理1．霍耳效应霍耳最初的实验是这样的：在一块长方形的薄金属板两边的对称点1和2之间接上一个灵敏电流计(如图)。
为方便，取如图所示的直角坐标系。
沿x 轴正向通以电流I 。
若不加磁场，则电流计不显示任何偏转，这说明1和2两点电位相等。
若在z 轴方向加上磁场B ，则电流计立即显示倔转。
这说明1和2两点之间存在电位差。
霍耳发现这个电位差与电流I 及磁感应强度B 均成正比，与板的厚度d 成反比。
即H HIBU R d=H K IB =（1） 这叫霍耳公式。
通常称U H 为霍耳电压，R H 为霍耳系数，K H 为霍耳片的灵敏度，且K H＝R H ／d 。
在当时，(1)式纯粹是一个经验公式，只有在洛仑兹的电子论提出来以后才能从理论上加以证明。
将电子论应用在霍耳元件上，可推出在弱磁场中有如下公式：H IB U ned =（2）与（1）比较，有1H R ne=（3） 式中n 为载流子浓度，e 为电子电荷，其值为e ＝1.6022×10-19C 。
式(2)和(3)对大多数金属是成立的，但对霍耳系数比金属高得多的半导体材料来说，是不准确的。
如果考虑载流子速度的统计分布规律，并考虑到非低温条件下品格振动对散射起主要作用的特点，则有318H R neπ=（4） 用实验测出霍耳系数R H 后，载流子浓度n 就可出(4)式计算出来。
若霍耳电压U H 用V 为单位，片的厚度d 用m 为单位，电流I 用A 为单位，磁感应强度B 用T 为单位，则由(1)式求得的霍耳系数的单位是m 3／C 。
我们在推导上列公式时是从简化的理想情况出发的，但实际情况要复杂得多。
除霍耳效应外，还有其它一些副效应与霍耳效应混在一起，使霍耳电压的测量产生误差，因此必须尽量消除之。
2．电导率在研究半导体的各种特性中，除了要测量雷耳系数R H 外，还要测量半导体的电导率σ。
霍尔效应实验.
霍尔效应及其应用置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普斯金大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。
随着半导体物理学的迅速发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。
若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且随着电子技术的发展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz ）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。
在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。
一、实验目的1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。
2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的V H －I S 和V H －I M 曲线。
3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图（1）（a ）所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D 、E 上通以电流Is ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力（1）其中e 为载流子（电子）电量， 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，BBv e F z V（N型） 0 (Y)E （P型）0 (Y)E (X)、B（Z） Is H H <>为磁感应强度。
无论载流子是正电荷还是负电荷，F z 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生便移，则在Y 方向即试样A 、A ´电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样A 、A ´两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E —霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A ´称为霍尔电极。
霍尔效应实验报告结果分析
霍尔效应实验报告结果分析1. 引言霍尔效应是指当电流通过一均匀导体时，如果导体处于磁场中，将会在导体的横向产生电势差。
这一现象被广泛应用于传感器、电流测量等领域。
本文旨在分析霍尔效应实验的结果，通过实验数据的统计和分析来探究霍尔效应的特性。
2. 实验方法2.1 实验器材•直流电源•电流表•万用表•磁铁•霍尔元件•多用途实验台2.2 实验步骤1.将霍尔元件固定在多用途实验台上。
2.将直流电源连接到霍尔元件的输入端，调节电流值为一定值。
3.测量通过霍尔元件的电流值，并记录下来。
4.在霍尔元件的附近放置磁铁，调节磁铁的位置和磁场强度。
5.测量霍尔元件产生的横向电势差，并记录下来。
3. 实验结果分析3.1 电流和电势差的关系首先，我们将对电流和电势差之间的关系进行分析。
通过实验数据的统计，我们绘制了以下表格和图表：电流（A）电势差（V）0.2 0.50.4 1.00.6 1.50.8 2.01.02.5电流和电势差关系图电流和电势差关系图从上表和图中可以看出，电流和电势差之间存在一定的线性关系。
随着电流的增加，电势差也呈线性增加。
这符合霍尔效应的基本特性，即电势差与电流成正比。
3.2 磁场强度对电势差的影响接下来，我们将分析磁场强度对电势差的影响。
通过实验数据的统计，我们绘制了以下表格和图表：磁场强度（T）电势差（V）0.2 0.50.4 1.00.6 1.50.8 2.01.02.5磁场强度对电势差的影响图磁场强度对电势差的影响图由上表和图可见，磁场强度对电势差的影响并不明显。
无论磁场强度如何变化，电势差基本保持不变。
这说明在本实验中，磁场强度对电势差的影响较小。
4. 结论通过实验数据的统计和分析，我们得出以下结论：1.霍尔效应的基本特性是电势差与电流成正比。
2.在本实验中，磁场强度对电势差的影响较小，电势差基本保持不变。
以上是对霍尔效应实验结果的分析和总结，通过实验数据的统计和图表的展示，我们对霍尔效应的特性有了更深入的了解。
霍尔效应实验
霍尔效应及其应用置于磁场中得载流体,如果电流方向与磁场垂直,则在垂直于电流与磁场得方向会产生一附加得横向电场,这个现象就是霍普斯金大学研究生霍尔于18７9年发现得,后被称为霍尔效应。
随着半导体物理学得迅速发展，霍尔系数与电导率得测量已成为研究半导体材料得主要方法之一。
通过实验测量半导体材料得霍尔系数与电导率可以判断材料得导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。
若能测量霍尔系数与电导率随温度变化得关系,还可以求出半导体材料得杂质电离能与材料得禁带宽度。
如今，霍尔效应不但就是测定半导体材料电学参数得主要手段,而且随着电子技术得发展,利用该效应制成得霍尔器件,由于结构简单、频率响应宽(高达１0GＨz)、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制与信息处理等方面。
在工业生产要求自动检测与控制得今天，作为敏感元件之一得霍尔器件,将有更广阔得应用前景。
了解这一富有实用性得实验，对日后得工作将有益处。
一、实验目得1.了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求得知识。
2．学习用“对称测量法”消除副效应得影响，测量并绘制试样得VH －IS与VH－IM曲线。
３.确定试样得导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲就是运动得带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起得偏转。
当带电粒子（电子或空穴)被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流与磁场得方向上产生正负电荷得聚积,从而形成附加得横向电场,即霍尔电场。
对于图(１)(a）所示得Ｎ型半导体试样，若在Ｘ方向得电极D、Ｅ上通以电流Is,在Z方向加磁场Ｂ，试样中载流子(电子)将受洛仑兹力（1) 其中e为载流子(电子)电量, 为载流子在电流方向上得平均定向漂移速率，B 为磁感应强度。
无论载流子就是正电荷还就是负电荷,Ｆz得方向均沿Y方向,在此力得作用下,载流子发生便移,则在Y方向即试样A、A´电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样A、A´两侧产生一个电位差VH ，形成相应得附加电场E—霍尔电场,相应得电压VH称为霍尔电压,电极Ａ、A´称为霍尔电极。
大学物理仿真实验——霍尔效应
仿真实验（霍尔效应）------霍尔效应1目的：（1）霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用）霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用（2）测绘霍尔元件的V H —Is Is，，V H —I M 曲线，了解霍尔电势差V H 与霍尔元件工作电流Is Is，磁场应强度，磁场应强度B 及励磁电流I M 之间的关系。
之间的关系。
（3）学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。
及磁场分布。
（4）学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
）学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
2简单的实验报告简单的实验报告 数据分析数据分析（1）实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。
霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如下图向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如下图(1)(1)(1)所示，磁场所示，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流Is Is（称为工作电流），假设（称为工作电流），假设载流子为电子（载流子为电子（N N 型半导体材料），它沿着与电流Is 相反的X 负向运动。
由于洛仑兹力fL作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。
与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力形成的反向电场力 f E 的作用。
随着电荷积累的增加，f E 增大，当两力大小相等（方向相反）时，相反）时， f L =－f E ，则电子积累便达到动态平衡。
这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场E H ，相应的电势差称为霍尔电势V H 。
设电子按平均速度V ，向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛仑兹力为：作用下，所受洛仑兹力为：f L =－e V B式中：式中：e e e 为电子电量，为电子电量，V 为电子漂移平均速度，为电子漂移平均速度，B B 为磁感应强度。