霍尔效应及其应用(1)
霍尔效应
霍尔效应[1]是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。
这个电势差也被叫做霍尔电势差。
霍尔效应的原理导体中的电荷在电场作用下沿电流方向运动，由于存在垂直于电流方向的磁场，电荷受到洛伦兹力，产生偏转，偏转的方向垂直于电流方向和磁场方向，而且正电荷和负电荷偏转的方向相反，这样就产生了电势差。
补充上面的人：正电荷与负电荷偏转的方向是相同的，只是因为导体中导电的是电子，所以只有电子偏转，才会有在两面有电压。
在半导体中，有两种载流子（空穴与自由电子），而它们的偏转方向是相同的，产生的电压也只是多数载流子与少数载流子之差，即表现了多数载流子的效果。
正是因为这样，所以才能利用霍尔效应来判断N、P型半导体。
上面作补充这位：正负电荷的偏转方向是相同的，你从哪里听说的呢？另外，导体能够导电，是导体中的电子在外电场作用下作定向运动的结果，但一般并不会说来固体导电就是全靠电子，因为在原子的能带结构里面，在价带中（导体的价带是半满带）电子可以在外电场的作用下作定向运动，而因为导体的价带中电子是半满的，所以才不分少子和多子，也就是大家习惯说的“导体中导电的是电子”。
但是对于半导体甚至绝缘体，在价带是满带，也就是全被电子所占据，在一定的条件先，价带中的电子跃迁到导带中，成为自由电子，而在价带中留下一些“空洞”，这些“空洞”我们习惯成“空穴”（也就是大家平常说的“正电子”，它带正电），但实质上，是没有空穴这种东西的，只不过是在半导体中，为了简单化的描述它的一些特性或原理，大家喜欢用数量小的东西去描述，以简单化，才出来“空穴”这个东西。
但话说回来，如果从最最本质的导电原理来说，确实导电都是电子做定向运动的结果，但我们一般不会这么说。
但是你说两种载流子的偏转方向相同，这肯定不对，他们一个带正电，一个负电，受到的力的作用刚好相反。
霍尔效应实验报告(共8篇)
篇一：霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vh?is，vh?im曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制（工作）电流is、励磁电流im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、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。
5、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：1、霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，从本质上讲，霍尔效应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。
如右图（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（称为控制电流或工作电流），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。
由于洛伦兹力fl的作用，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fe的作用。
随着电荷积累量的增加，fe增大，当两力大小相等（方向相反）时，fl=-fe，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eh，相应的电势差称为霍尔电压vh。
设电子按均一速度向图示的x负方向运动，在磁场b作用下，所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量，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 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度，vh为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，fl??fe ?vh/l （1）设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为 is?ne （2）由（1），（2）两式可得 vh?ehl?ib1isbrhs （3）nedd即霍尔电压vh（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rh?1称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导ne率σ=neμ的关系，还可以得到：rh??/ （4）式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。
霍尔效应在日常生产生活中的应用
霍尔效应在日常生产生活中的应用
霍尔效应是指在磁场中，电导率为n型或p型半导体中的载流子受到横向磁场的影响，会产生一种电势差，称为霍尔电势。
这种现象被广泛应用于现代电子技术中。
在日常生产生活中，霍尔效应也有着广泛的应用。
以下是一些例子：
1. 磁流量计：磁流量计是一种利用霍尔效应测量磁场强度的装置。
在工业生产中，磁流量计可以用来测量流体或气体中的电导率变化，以控制流量。
2. 电动车控制器：电动车控制器中的霍尔传感器可以检测车轮的转速和方向，从而控制电机的输出电流和电压，使电动车行驶更加平稳和高效。
3. 磁力计：磁力计中使用霍尔传感器来测量磁场的强度和方向，可以用于检测电机的位置、速度和负载情况等。
4. 汽车电子系统：在汽车电子系统中，霍尔元件可以用来检测车速、转向、制动等信息，帮助实现精确的控制和调节。
5. 手机、平板电脑等电子产品：霍尔传感器可以用于手机、平板电脑等电子产品中，检测设备的方向、倾斜角度和距离等信息，从而实现更加智能化和方便的操作。
总之，霍尔效应在日常生产生活中有着广泛的应用，为各种设备和系统的控制、监测和调节提供了重要的技术支持。
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霍尔效应实验报告(共8篇)
篇一：霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vh?is，vh?im曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制（工作）电流is、励磁电流im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、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。
5、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：1、霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，从本质上讲，霍尔效应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。
如右图（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（称为控制电流或工作电流），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。
由于洛伦兹力fl的作用，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fe的作用。
随着电荷积累量的增加，fe增大，当两力大小相等（方向相反）时，fl=-fe，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eh，相应的电势差称为霍尔电压vh。
设电子按均一速度向图示的x负方向运动，在磁场b作用下，所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量，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 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度，vh为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，fl??fe ?vh/l （1）设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为 is?ne （2）由（1），（2）两式可得 vh?ehl?ib1isbrhs （3）nedd即霍尔电压vh（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rh?1称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导ne率σ=neμ的关系，还可以得到：rh??/ （4）式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。
霍尔元件简介及应用
霍尔元件简介及应用霍尔元件之作用原理也就是霍尔效应，所谓霍耳效应如图1所示，系指将电流I 通至一物质，并对与电流成正角之方向施加磁场B 时，在电流与磁场两者之直角方向所产生的电位差V 之现象。
此电压是在下列情况下所产生的，有磁场B 时，由于弗莱铭(Fleming)左手定则，使洛仁子力(即可使流过物质中之电子或正孔向箭头符号所示之方向弯曲的力量：(Lorentz force)发生作用，而将电子或正孔挤向固定输出端子之一面时所产生。
电位差V 之大小通常决定于洛仁子力与藉所发生之电位差而将电子或正孔推回之力(亦即前者之力等于后者之力)，而且与电流I 乘以磁场B 之积成比例。
比例常数为决定于物质之霍耳常数除以物质在磁场方向之厚度所得之值。
图1 霍尔组件之原理在平板半导体介质中，电子移动（有电场）的方向，将因磁力的作用（有磁场），而改变电子行进的方向。
若电场与磁场互相垂直时，其传导的载子（电子或电洞），将集中于平板的上下两边，因而形成电位差存在的现象。
该电位差即霍尔电压（霍尔电压）在实际的霍尔组件中，一般使用物质中之电流载子为电子的N 型半导体材料。
将一定之输入施加至霍尔组件时之输出电压，利用上述之关系予以分析时，可以获致下列的结论：(1) 材料性质与霍尔系数乘以电子移动度之积之平方根成正比。
(2) 材料之形状与厚度之平方根之倒数成正比。
由于上述关系，实际的霍尔组件中，可将霍尔系数及电子移动度大的材料加工成薄的十字形予以制成。
图2系表示3～5 端子之霍尔组件的使用方法，在三端子霍尔元件之输出可以产生输入端子电压之大致一半与输出信号电压之和的电压，而在四端子及五端子霍尔组件中，在原理上虽然可以免除输入端子电压的影响，但实际上即使在无磁场时，也有起因于组件形状之不平衡等因素之不平衡电压存在。
(a)3脚组件(b)4脚组件(c)5脚组件图2 霍尔组件使用方法种类及接法构造：无铁心型铁心型测试用探针霍尔集成电路接法：三端子组件四端子组件五端子组件用途霍尔组件有下列三种用法：(A) 事先使一定电流流过霍尔组件，用以检出磁场或变换成磁场的其它物理量的方法。
华科大一下 物理实验报告 霍尔效应与应用设计
霍尔效应与应用设计【实验内容】1. 恒定磁场，保持I M 不变（可取I M =0.50A ），测绘V H －I S 曲线（I S 取0.50，1.00,1.50，……4.00mA ）表1 测绘S H I ~V 实验曲线数据记录表，A 500.0I M =)mA (I S)mV (V 1 )mV (V 2)mV (V 3 )mV (V 4)mV (4V V V V V 4321H -+-=S I ,B ++S I ,B +-S I ,B --S I ,B -+50.0 0.84 1.19 1.19 0.85 1.0175 00.1 1.68 2.38 2.37 1.69 2.03 50.12.513.55 3.54 2.53 3.0325 00.2 3.354.73 4.70 3.37 4.0375 50.2 4.185.90 5.89 4.21 5.045 00.3 5.02 7.08 7.05 5.056.05 50.35.858.268.225.907.0575通过回归法可计算出k1=2.01232. 恒定工作电流，保持I S 不变（取I S =3.00mA ），测绘V H －I M 曲线（I M 取0.100，0.200，……，0.500A ），表格设计参阅表1。
123456780.51.01.52.02.53.03.5 Vh(mV)Is(mA)测绘S H I ~V 实验曲线数据记录表，mA 00.3=S I)mA (M I )mV (V 1 )mV (||2V)mV (V 3 )mV (||4V)mV (4||||4321V V V V V H +++=S I ,B ++S I ,B +-S I ,B --S I ,B -+0.1000 2.23 0.19 0.22 2.20 1.21 0.2000 3.45 1.40 1.42 3.41 2.42 0.3000 4.65 2.61 2.62 4.61 3.6225 0.4000 5.85 3.80 3.84 5.82 4.8275 0.50007.075.025.057.036.0425通过回归法可计算出k2=12.07253.在零磁场下（即I M =0），测量V BC （即σV ）。
霍尔效应1
霍尔效应传感器的优点
霍尔效应传感器具有许多优点，它们结构牢固， 体积小，重量轻，无触点，寿命长，安装方便， 功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕 灰尘、油污、水气及盐雾等的污染或腐蚀，调试 方便等。同时，霍尔元件和永久磁体都能在很 宽 的温度范围（－４０”Ｃ～１５０℃）、很强的 振动冲击条件下工作，且磁场不受一般 介质的阻 隔，霍尔器件已可完全密封，能极大地免除灰尘 及污染的干扰，并能在各种不同情况下提供一致 的性能。另外因为它的变换器组件能够和相关的 信号处 理电路集成到同一片硅片上，体积小，成 本低，同时具有较好的抗电磁干扰性能。
ＨＡＬ８１５主要特点
霍尔效应传感器的发展方向
• • • １、新的霍尔元件结构。常规霍尔元件要求磁场垂直于霍尔元件，且在整个 霍尔元件 上是均匀磁场。而在其他情况，需要根据磁场分布情况，设计各种各样 相应的非平面 霍尔结构。其中，垂直式霍尔器件是一种最近新发展出来的霍尔元 件。这种垂直式霍 尔片具有低噪声、低失调和高稳定性的特点。 ２、微型化。瑞士最新研制的超小型三维霍尔传感器工作面不到３００ｘ３００／ｔ ｍ， 只有六个管脚。这种器件特别适合用于空间窄小的检测环境，例如电动机中的间 隙、磁力轴承以及其他如永磁体扫描等需接近测量表面的场合。 ３、高灵敏度。有资料显示，有一种高灵敏度霍尔传感器，它基于霍尔传感 器原理， 并且集成了磁通集中器。产品的主要创新就在于利用了成熟的微电子集 成工艺，制造 低成本的磁通集中器。其磁通集中器直接集成在己带有成千霍尔敏 感单元的硅片上， 再将硅片切割成单个的霍尔探针，最后封装成标准的集成电路 芯片。这种集成化的磁 通集中器的单元成本只占传感器成本的六分之一，传感器 的检测灵敏度却可提高五倍 以上。 ４、高集成度。国外霍尔传感器的发展方向就是采用ＣＭＯＳ技术的高度集成 化，同 样功能可以集成在非常小的芯片内，如信号预处理的最主要部分己在霍尔 器件上完成， 其中包括前置放大、失调补偿、温度补偿、电压恒定、并且可以在 芯片上集成许多附 加功能，如数据存储单元、定时器、Ａ／Ｄ转换器、总线接口等， 所有这些都采用Ｃ ＭＯＳ标准，它们开辟了霍尔器件新的应用领域。目前，铁磁层 的集成技术在磁传感 器领域开创了新的研究方向，许多研究人员致力于这方面的 研究，进行的各种课题包 括二维和三维霍尔传感器、磁断续器和磁通门等１２引。
【实验报告】霍尔效应实验报告
【实验报告】霍尔效应实验报告霍尔效应实验报告实验内容:1. 保持不变，使Im从0.50到4.50变化测量VH.可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。
在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B，+IVH=V1B，+VH=-V2B，IVH=V3+B，-IVH=-V4VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.5011.1712.734.5014.34画出线形拟合直线图：Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.11556 0.13364B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 0.00012.保持IS=4.5mA ,测量ImVh关系VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.060.4000.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.13389 0.13855B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 0.0001基本满足线性要求。
霍尔效应简介及其应用
霍尔效应简介及其应用
什幺是霍尔效应？
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。
这个电势差也被叫做霍尔电势差。
霍尔效应的本质
固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。
正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。
平行电场和电流强度之比就是电阻率。
大量的研究揭示：参加材料导电过程的不仅有带负电的电子，还有带正电的空穴。
霍尔效应的应用。
霍尔效应(含数据处理样版)
TH-H型霍尔效应实验组合仪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年収现的，后被称为霍尔效应。
随着半导体物理学的迅速収展，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収展，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，测量幵绘制试样的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TH-H 型霍尔效应实验组合仪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，B 为磁感应强度。
（a ） （b ）图(1) 样品示意图B vge F VTH-H 型霍尔效应实验组合仪（N型） 0 (Y)E （P型）0 (Y)E H H(X)、B（Z） Is <>无论载流子是正电荷还是负电荷，F g 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子収生便移，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。
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得分
教师签名
批改日期
深圳大学实验报告
课程名称：大学物理实验（2）
实验名称：霍尔效应及其应用
学院：
专业：班级：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点
实验时间：年月日星期
实验报告提交时间：
一、实验目的：
二、实验原理：
三、实验仪器：
四、实验内容和步骤：.
五、数据记录：
组号：
１、测量试样的VH—IS和VH—IＭ曲线，确定样品的霍尔系数
七、实验结论与讨论：
八、思考题：
1、如果磁感应强度B不垂直于霍尔片，对测量结果有何影响？如何由实验判断B与霍尔片
是否垂直？
2、霍尔效应有哪些应用？试举一例，并简单阐述其原理。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
预习
（20分）
操作及记录
（40分）
数据处理
（20分）
结果分析（10分）
思考题
（10分）
报告整体
印象
总分
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
13.0
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14.00
13.5
-13.5
14.00
14.0
-14
２、测量螺线管轴线上磁场分布
霍尔片工作电流IS=mA ,励磁电流IM=A,
霍尔元件灵敏度KH=mv/mA.KGS
六、数据处理：
1、绘制试样的VH-IS曲线、VH-IM曲线。
2、绘制螺线管的中心轴线上的磁场分布曲线。
3、求出霍尔片的霍尔系数。
（1）保持励磁电流IM（IM=0.500A）不变,将实验仪双刀开关倒向“VH”，测试仪功能选择置于“VH”，测绘VH—IS曲线．
IS/mA
V1/mV
V2/mV
V3/mV
V4/mV
+B,+Is
-B,+Is
-B,-Is
+B,-Is1.00 Nhomakorabea1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
（2）、保持霍尔片工作电流IS的值不变（IS=3.00mA），测绘曲线VH—IＭ
IM/A
V1/mV
V2/mV
V3/mV
V4/mV
+B,+Is
-B,+Is
-B,-Is
+B,-Is
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.00
励磁线圈参数K=KGS.A-1
霍尔片厚度d=mm
X1/cm
X2/cm
X/cm
V1/mV
V2/mV
V3/mV
V4/mV
VH/mV
B/KGS
+B,+Is