霍尔效应测磁场
根据霍尔效应测磁场的几种方法归纳总结
根据霍尔效应测磁场的几种方法归纳总结霍尔效应是一种常用于测量磁场强度的物理现象。
通过研究霍尔效应，人们发展出了多种方法来测量磁场。
本文将对根据霍尔效应测磁场的几种方法进行归纳总结。
1. 霍尔元件法：霍尔元件是一种基于霍尔效应原理的传感器。
当电流通过霍尔元件时，磁场会引起霍尔电压的产生。
通过测量霍尔电压的大小，可以确定磁场的强度。
霍尔元件法是一种简单而常用的测磁场方法。
霍尔元件法：霍尔元件是一种基于霍尔效应原理的传感器。
当电流通过霍尔元件时，磁场会引起霍尔电压的产生。
通过测量霍尔电压的大小，可以确定磁场的强度。
霍尔元件法是一种简单而常用的测磁场方法。
2. 霍尔传感器法：与霍尔元件法相似，霍尔传感器也是基于霍尔效应原理的传感器。
不同之处在于，霍尔传感器一般具有更高的灵敏度和更广的工作范围。
它可以通过将霍尔传感器放置在需要测量的磁场中，并测量其输出电压来确定磁场的强度。
霍尔传感器法：与霍尔元件法相似，霍尔传感器也是基于霍尔效应原理的传感器。
不同之处在于，霍尔传感器一般具有更高的灵敏度和更广的工作范围。
它可以通过将霍尔传感器放置在需要测量的磁场中，并测量其输出电压来确定磁场的强度。
3. 霍尔探针法：霍尔探针是一种用于测量磁场强度的工具。
它通常由霍尔元件和测量电路组成。
通过将霍尔探针置于磁场中，并测量输出电压，可以得到磁场的强度值。
霍尔探针法在磁场测量和磁场分布研究中得到广泛应用。
霍尔探针法：霍尔探针是一种用于测量磁场强度的工具。
它通常由霍尔元件和测量电路组成。
通过将霍尔探针置于磁场中，并测量输出电压，可以得到磁场的强度值。
霍尔探针法在磁场测量和磁场分布研究中得到广泛应用。
4. 霍尔效应测试仪：霍尔效应测试仪是一种专门用于测量磁场强度的设备。
它通常具有较高的精度和稳定性。
通过将样品放置在霍尔效应测试仪中，仪器可以直接测量并显示磁场的强度值。
霍尔效应测试仪一般用于科研、工业生产等领域。
霍尔效应测试仪：霍尔效应测试仪是一种专门用于测量磁场强度的设备。
利用霍尔效应测磁场
（5）
即 ＝ ，测出 值即可求 。
3．霍尔效应与材料性能的关系
根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移
率高、电阻率亦较高）的材料。因
，就金属导体而言，迁移率和电阻率
均很低，而不良导体电阻率虽高，但迁移率极小，因而这两种材料的霍尔系数
都很小，不能用来制造霍尔器件。半导体迁移率高，电阻率适中，是制造霍尔
相等，样品两侧电荷的积累就达 到动态平衡，故有
（1）
（a）
（b）
设试样的宽为b，厚度为d，
图1 霍尔效应实验原理示意图
载流子浓度为n ，则
（a）载流子为电子（N型）；（b）载流子为空穴（P型）
（2）
由（1）、（2）两式可得：
（3）
比例系数 RH
1 ne
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 （伏）以及知道 （安）、（高斯）和 （厘米）可按下式计算
（厘米3／库仑）：
（4）
2．霍尔系数与其它参数间的关系
根据 可进一步确定以下参数：
（1）由 的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的
方法是按图1所示的 和 的方向，若测得的
即 点电位高于
点的电位，则 为负，样品属N型；反之则为P型。
1
（２）由RH求载流子浓度n。即 n RH e 。应该指出，这个关系式是假定 所有载流子都具有相同的漂移速度得到的，严格一点，如果考虑载流子
的速度统计分布，需引入 3 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半
导体物理学》）。
8
（3）结合电导率的测量，求载流子的迁移率 。电导率 与载流子浓度 n以及迁移率 之间有如下关系：
【实验目的】
霍尔效应测磁场实验报告(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】实 验 报 告学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间：一、实验室名称：霍尔效应实验室二、 实验项目名称：霍尔效应法测磁场三、实验学时：四、实验原理：（一）霍耳效应现象将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为B 的磁场中，并让薄片平面与磁场方向（如Y 方向）垂直。
如在薄片的横向（X 方向）加一电流强度为H I 的电流，那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z 方向将产生一电动势H U 。
如图1所示，这种现象称为霍耳效应，H U 称为霍耳电压。
霍耳发现，霍耳电压H U 与电流强度H I 和磁感应强度B 成正比，与磁场方向薄片的厚度d 反比，即d BI RU H H =（1）式中，比例系数R 称为霍耳系数，对同一材料R 为一常数。
因成品霍耳元件（根据霍耳效应制成的器件）的d 也是一常数，故d R /常用另一常数K 来表示，有B KI U H H = （2）式中，K 称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。
如果霍耳元件的灵敏度K 知道（一般由实验室给出），再测出电流H I 和霍耳电压H U ，就可根据式HH KI U B =（3）算出磁感应强度B 。
图 1霍耳效应示意图图2 霍耳效应解释（二）霍耳效应的解释现研究一个长度为l 、宽度为b 、厚度为d 的N 型半导体制成的霍耳元件。
当沿X 方向通以电流H I 后，载流子（对N 型半导体是电子）e 将以平均速度v 沿与电流方向相反的方向运动，在磁感应强度为B 的磁场中，电子将受到洛仑兹力的作用，其大小为evB f B =方向沿Z 方向。
在B f 的作用下，电荷将在元件沿Z 方向的两端面堆积形成电场H E （见图2），它会对载流子产生一静电力E f ，其大小为H E eE f =方向与洛仑兹力B f 相反，即它是阻止电荷继续堆积的。
当B f 和E f 达到静态平衡后，有E B f f =，即b eU eE evB H H /==，于是电荷堆积的两端面（Z 方向）的电势差为vbB U H = （4）通过的电流H I 可表示为nevbd I H -=式中n 是电子浓度，得nebdI v H -=（5）将式（5）代人式（4）可得 nedBI U H H -= 可改写为B KI dBI RU H H H == 该式与式（1）和式（2）一致，neR 1-=就是霍耳系数。
霍尔法测磁场
霍尔法测磁场
霍尔法是一种测量磁场强度的方法，利用霍尔效应的原理。
霍尔效应是指当电流通过一块具有特定材料的导体时，垂直于电流和磁场方向的电压差产生。
这个电压差被称为霍尔电压，它与通过导体的电流和磁场强度成正比。
霍尔法测量磁场强度的步骤如下：
1. 准备霍尔元件：选择一块具有霍尔效应的材料，通常为霍尔片或霍尔传感器。
2. 连接电路：将霍尔元件连接到电路中，通常包括一个电流源以供电流通过霍尔元件，以及一个电压测量器来测量霍尔电压。
3. 设置磁场：将待测磁场放置在霍尔元件附近，确保磁场垂直于电流方向。
4. 测量电压：通过调节电流源使得电流通过霍尔元件，同时使用电压测量器测量霍尔电压。
5. 计算磁场强度：利用已知的电流值和比例关系，根据测量到的霍尔电压计算出磁场强度。
需要注意的是，为了准确测量磁场强度，霍尔元件应该被放置在磁场的均匀区域，并且不受其他电磁干扰。
另外，不同的霍尔元件对应不同的电路连接方式和计算公式，具体操作需要根据具体的霍尔元件和电路要求来确定。
霍尔效应法测量磁场
实验3.7 霍尔效应法测量磁场随着电子技术的不断发展，霍尔器件越来越得到广泛的应用。
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，随着实验电子技术的进展，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，已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面。
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，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年在研究载流导体载磁场中受力性质时发现的一种电磁现象，后被称为霍尔效应。
【实验目的】1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。
2．掌握测试霍尔元件的工作特性的方法。
3．学习用霍尔效应测量磁场的方法。
4．学习用“对称测量法”消除副效应的影响。
5．描绘霍尔元件试样的V H− I S和V H− I M曲线。
6．学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布，描绘B - X曲线。
【实验原理】1．霍尔效应法测量磁场原理霍尔效应从本质上讲是指运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起偏转的现象。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固定材料中时，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。
对于图3-20所示的半导体试样，若在X方向通以电流I S ，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A、A' 方向电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场—霍尔电场，电场的指向取决于试样的导电类型。
图3-20 霍尔效应法测量磁场原理显然，该电场阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受到的横向电场力eE H与洛伦兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有eE H （3-44）v eB其中H E 为霍尔电场，v 是载流子在电场方向上的平均漂移速度。
设试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则bd v ne I S = （3-45）由式（3-44）和式（3-45）可得dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1（3-46） 即霍尔电压V H （A 、A ′电极之间的电压）与I S B 乘积成正比，与试样厚度d 成反比。
霍尔效应测磁场
霍尔效应测磁场
“霍尔效应”，是一种物理现象，当一个移动电流存在于有磁场
的物体周围时，会在电流和磁场之间产生一个受力，这个受力则能够把电流按照一定规律导引到特定的位置。
在1820年的时候，瑞士物
理学家哈兹贝里霍尔（HeinrichHertz）在研究电磁学时，发现了这
种“霍尔效应”。
霍尔效应在地球上是普遍存在的，它控制着多种电子器件的特性，比如电机、磁开关、扬声器、动力发生器等等。
霍尔效应也用于测量地球表面的磁场强度，比如磁力计、磁谱分析仪和磁性定位系统。
磁力计用来测量地球表面的磁场强度，是利用霍尔效应实现的。
它是一种非接触式传感器，通过被磁场激励的发电磁芯来检测磁场强度，然后通过电路计算得出最终的测量结果。
使用磁力计测量磁场强度，可以用来判断磁脉冲状态。
另外，磁谱分析仪也是用霍尔效应实现的。
磁谱分析仪可以测量出特定位置的磁场强度和方位角，并且可以通过计算得出磁场的分布特性。
磁谱分析仪的精度比磁力计高，更加准确，可以提供更多的细节信息。
最后，磁性定位系统是一种由全球定位系统（GPS）和地磁定位
系统（MLS）共同组成的新型定位系统，也是基于霍尔效应实现的。
它可以通过测量磁场强度和方位角，结合GPS信号来确定特定位置的坐标，从而实现更精准的定位。
从上面可以看出，霍尔效应是地球表面磁场测量的基础，它在磁
力计、磁谱分析仪和磁性定位系统中起到了重要作用。
它为我们提供了一种便捷的手段，测量、分析并定位磁场，为我们在日常生活中的很多场景提供了可靠的磁场信息。
霍尔效应的发展，既给科学技术的发展带来了巨大的改变，也为我们的日常生活提供了很多的便利。
实验41、用霍耳效应法测量磁场
实验41、用霍耳效应法测量磁场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，这称之为霍尔效应。
霍尔效应主要用于测定半导体材料电学参数、非电量电测自动控制等方面。
通过这个实验可以重点学习如下内容：1）测量磁场的霍尔效应法。
2）对称测量法。
3）霍尔效应仪的连接和调节。
【实验目的】1）了解产生霍尔效应的物理过程。
2）学会应用霍尔效应测量磁场的原理和方法。
【实验仪器】霍尔效应实验仪【实验原理】霍尔效应是1879年霍尔在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
如图所示,一块长为,宽为，厚为的矩形半导体薄片（N型，载流子是电子，带负电），沿Y方向加上一恒定工作电流，沿X方向加上恒定磁场，就有洛仑兹力。
（1）式中：为运动电荷的电量；为电荷运动的速度，沿Z负方向。
在洛仑兹力的作用下，样品中的电子偏离原流动方向而向样品下方运动，并聚积在样品下方。
随着电子向下偏移，在样品上方会多出带正电的电荷（空穴）。
这样，在样品中形成了一个上正下负的霍尔电场，根据，在、面间便有霍尔电压。
当建立起来后，它又会给运动的电荷施加一个与洛仑兹力方向相反的电场力，其大小为。
随着电子在面继续积累，的电场力也逐渐增大，当两力大小相等（即）时，霍尔电场对电子的作用力与洛仑兹力相互抵消，电子的积累达到动态平衡，、间便形成一个稳定的霍尔电场，则有：（2）(3）设N型半导体的载流子浓度为，流过半导体样品的电流密度为（4）则（5）式中, 为半导体薄片的宽度；为半导体薄片的厚度，为载流子的电量。
将（5）式代入（3）式，并令，可得（6）式中称为霍尔系数，它是反应霍尔效应强弱的重要参量。
在实际应用中（6）式常写成（7）式中称为霍尔元件的灵敏度，单位mV/（mA·T）或mV/（mA·kGS）；为霍尔元件的工作电流（单位mA）；为垂直于半导体薄片的磁感应强度（单位T或kGS）。
若已测定，实验中测出样品的工作电流和霍尔电压，利用（7）式便可测得磁感应强度，即（8）半导体材料有N型（电子型）和P型（空穴型）两种，前者载流子为电子，带负电；后者载流子为空穴，带正电。
实验十二 用霍尔效应测磁场
实验十二 用霍尔效应测磁场实验目的1．了解霍尔效应的基本原理。
2．学习用霍尔效应测量磁场。
实验仪器HL —4霍尔效应仪，稳流电源，稳压电源，安培表，毫安表，功率函数发生器，特斯拉计，数字万用表，电阻箱等。
实验原理1．霍尔效应若将通有电流的导体置于磁场B 之中，磁场B （沿z 轴）垂直于电流I H （沿x 轴）的方向，如图4－14－1所示，则在导体中垂直于B 和I H 的方向上出现一个横向电位差U H ，这个现象称为霍尔效应。
这一效应对金属来说并不显著，但对半导体非常显著。
霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，以及判断材料的导电类型，是研究半导体材料的重要手段。
还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。
用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。
霍尔电势差是这样产生的：当电流I H 通过霍尔元件（假设为P 型）时，空穴有一定的漂移速度v ，垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力)(B v F ⨯=q B （4－14－1） 式中q 为电子电荷。
洛沦兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以有些偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场E ，直到电场对载流子的作用力F E =q E 与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止，即E B v q q =⨯)( （4－14－2）这时电荷在样品中流动时将不再偏转，霍尔电势差就是由这个电场建立起来的。
如果是N 型样品，则横向电场与前者相反，所以N 型样品和P 型样品的霍尔电势差有不同的符号，据此可以判断霍尔元件的导电类型。
设P 型样品的载流子浓度为p ，宽度为b ，厚度为d 。
通过样品电流I H ＝pqvbd ，则空穴的速度v ＝I H ／pqvbd ，代入（4－14－2）式有pqbd BI E H =⨯=B v （4－14－3） 上式两边各乘以b ，便得到d B I R pqd B I Eb U H H H H === （4－14－4） pq R H 1=称为霍尔系数。
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二、实验原理： 实验原理：
矩形的半导体薄片， ， 矩形的半导体薄片，长l，宽b， ， 厚d，置于垂直于它的磁场之 ， 中载流子为自由电子： 中载流子为自由电子： fB=ev×B； × ；
UH b
e
UH UH霍尔电压：fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ=eE= e 霍尔电压： b
UH fB=fE平衡时 ev×B=e × b
UH b
霍尔效应法测量磁场
一、实验目的： 实验目的：
1、了解集成霍尔传感器的测量磁感应强度的 、 原理和方法。 原理和方法。 2、学习用螺线管中心点的磁感应强度理论计 、 算值来校准集成霍尔传感的灵敏度 霍尔传感的灵敏度。 算值来校准集成霍尔传感的灵敏度。 3、测量螺线管内磁感应强度与位置刻度之间 、 的关系
四、注意事项： 注意事项：
1、集成霍耳传感器的V+和V-极性不能接 、集成霍耳传感器的 和 极性不能接 否则将损坏传感器； 反，否则将损坏传感器； 2、先按图接线，然后再开启电源； 、先按图接线，然后再开启电源； 3、仪器应预热 分钟后开始测量数据； 、仪器应预热10分钟后开始测量数据； 预热 分钟后开始测量数据
I=nevdb 或 v=I/nedb
⇒
RH 霍尔系数
1 IB IB UH = = RH = KHIB d en d
K
H
KH——称为霍尔元件的灵敏度 称为霍尔元件的灵敏度 单位： 单位：mV/mA·100mT K=KHI ——称为传感器的灵敏度 称为传感器的灵敏度
1 = ned
测量时， 垂直 垂直I， 垂直霍尔片平面 垂直霍尔片平面， 测量时，B垂直 ，B垂直霍尔片平面，此时 霍尔电压最大。 霍尔电压最大。 当B=0时，UH≠0，实际上由于半导体材料 时 ， 结晶不均匀， 结晶不均匀，各种副效应及各电极不对称 等引起的电势差，该电动势U0称为剩余电 等引起的电势差，该电动势 压。 实验中在零磁场时，采用电压补偿法消除 实验中在零磁场时， 剩余电压U 剩余电压 0。
4、数据测量完毕，先将数据由任课 、数据测量完毕， 老师检查，确认数据正确后， 老师检查，确认数据正确后，再整理 实验桌； 实验桌；
5、先关闭电源，再拆除接线； 、先关闭电源，再拆除接线；
6、将仪器、导线在桌面摆放好， 、将仪器、导线在桌面摆放好， 切断桌面电源， 切断桌面电源，完成实验报告并交 给老师评分后才能离开实验室。 给老师评分后才能离开实验室。
三、实验步骤： 实验步骤：
1、测定集成霍尔传感器灵敏度 、
a、正确接线 霍尔器件置于中央位置、X=15cm 、 霍尔器件置于中央位置、 b、传感器调整到标准化工作状态， 、传感器调整到标准化工作状态， K2开， B=0 ；K1 1 开 电压， 调4.8-5.2V 电压，输出电压 UH=2.500V （V档） 档
2、补偿法测定通电螺线管的磁感应 、 强度与位置刻度之间的关系
a 、 K2 开，B=0时，K1 2 ，调2.4-2.6V 时 UH=0（mV档） （ 档 电压
⇒
⇒
b 、 K2合，I=250mA，测量正向、反向励磁电 正向、 ，测量正向 时的U （ 流时的 1，U2 ； U=（U1+U2）/2 c 、 B-X曲线 曲线 B=U/K
⇒
c、合K2 ，励磁电流从 、 励磁电流从0-500mA递增，测量 递增， 递增 100mA和450mA两个点 和 两个点
d、U-I曲线 、 曲线
⇒
∆U 值 ∆I
N
0
⇒k
∆U = /u ∆I
L2 + D
2
N-匝数、L-长度、D-平均直径 匝数、 长度 长度、 平均直径 匝数 请注意k与 请注意 与KH的区别