大学物理实验报告系列之霍尔效应

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(完整版)大学物理实验报告系列之霍尔效应

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大学物理实验报告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。

【实验名称】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.学习用“对称测量法”消除付效应的影响,测量试样的VH—IS;和VH—IM 曲线。

3.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

【实验仪器】霍尔效应实验仪【实验原理】对于图1(a)所示的N型半导体试样,若在X方向通以电流1s,在Z方向加磁场B,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力FB=e v B(1)则在Y方向即试样A、A'电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。

电场的指向取决于试样的导电类型。

对N型试样,霍尔电场逆Y方向,P 型试样则沿Y方向,有:Is(X)、B(Z)EH(Y) <0(N型)EH(Y) >0(P型)显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力eE H与洛仑兹力eVB相等时,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有eEH=evB(2)其中EH为霍尔电场,v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。

设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n,则Is=nevbd(3)由(2)、(3)两式可得VH=EHb=1ISBne d=RISBH d(4)即霍尔电压VH(A、A'电极之间的电压)与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。

比例系数RH=1ne称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,R H=V H d IsB⨯1081、由R H 的符号(或霍尔电压的正、负)判断样品的导电类型判断的方法是按图一所示的Is 和B 的方向,若测得的V H = V AA’触f <0,(即点A 的电位低于点A ′的电位)则R H 为负,样品属N 型,反之则为P 型。

大学物理实验报告系列之霍尔效应-大物霍尔效应实验报告

大学物理实验报告系列之霍尔效应-大物霍尔效应实验报告

大学物理实验报告【实验名称】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.学习用“对称测量法”消除付效应的影响,测量试样的VH—IS;和VH—IM 曲线。

3.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

【实验仪器】霍尔效应实验仪【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方向通以电流1s,在Z方向加磁场B,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力F B= e v B (1)则在Y方向即试样A、A'电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。

电场的指向取决于试样的导电类型。

对N型试样,霍尔电场逆Y方向,P 型试样则沿Y方向,有:Is (X)、B (Z) E H (Y) <0 (N型)E H (Y) >0 (P型)显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力HeE与洛仑兹力eVB相等时,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有HeE= B v e(2)其中HE为霍尔电场,v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。

设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n,则bdvneIs=(3)由(2)、(3)两式可得dBIRdBInebEV SHSHH===1(4)即霍尔电压HV(A、A'电极之间的电压)与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。

.) (mA IS)(1mvV)(2mvV)(3mvV)(4mvV)(44321mvVVVVVR-+-=BIS++...BIS-+...BIS+-...BIS--...1.00 4.09 4.02 4.02 4.11 0.041.50 6.15 6.03 6.06 6.18 0.062.00 8.21 8.3 8.04 8.20 0.0852.50 10.25 10.06 10.04 10.27 0.1053.00 12.33 12.05 12.05 12.29 0.1304.00 16.39 16.07 16.09 16.41 0.160)(mA IM)(1mvV)(2mvV)(3mvV)(4mvV)(44321mvVVVVVH-+-=BIS++...BIS-+...BIS+-...BIS--...0.300 4.18 4.02 3.95 4.18 0.0975 0.400 5.52 5.37 5.30 5.49 0.0850.500 6.84 6.68 6.67 6.84 0.08250.600 8.19 8.04 8.03 8.21 0.08250.700 9.55 9.04 9.38 9.55 0.1700.800 10.90 10.75 10.74 10.92 0.0825mvV1.167=σmmd5.0=mml3=mmb5=TAKGSB364.0/64.3==由公式ccmBIdVRSHH/0549.01036401105.004.0103848=⨯⨯⨯⨯=⨯=-由公式1719108.8106.10549.011--⨯=⨯⨯==eRnH由公式63.143105.051.167233=⨯⨯⨯⨯==-SVlISσσ西门子/米由公式89.763.1430549.0=⨯==σμHR.【小结与讨论】(1)了解了霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件丢材料的要求的知识,了解到一些物理量比如说霍尔系数,迁移率,电导率霍尔灵敏度等(2)如何判别霍尔元件的载流子类型?讨论知道电流方向一定,载流子的受力方向就一定,载流子会在受力方向积累,然后观测其正负。

大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】

大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】

大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】霍尔效应是1879年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。

阐述了霍尔效应的原理,霍尔元件的特点和分类以及在各个领域中的应用。

霍尔效应霍尔元件应用一、霍尔效应原理霍尔效应是1879年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。

霍尔效应是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于电流和磁场方向的试样的两个端面上出现等量异号电荷而产生横向电势差UH的现象。

电势差UH称为霍尔电压,EH称为霍尔电场强度。

此时的载流子既受到洛伦兹力作用又受到与洛伦兹力方向相反的霍尔电场力作用,当载流子所受的洛伦兹力与霍尔电场力相等时,霍尔电压保持相对稳定。

二、霍尔元件的特点和分类1.霍尔元件的特点。

霍尔元件的结构牢固,体积小,重量轻,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、水汽及盐雾等的污染或腐蚀,调试方便等。

霍尔元件和永久磁体都能在很宽的温度范围(-40℃~1 50℃)、很强的振动冲击条件下工作,且磁场不受一般介质的阻隔。

另外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,且具有较好的抗电磁干扰性能。

2.霍尔元件的分类。

按照霍尔元件的结构可分为:一维霍尔元件、二维霍尔元件和三维霍尔元件。

一维霍尔元件又被称为单轴霍尔元件,它的主要参数是灵敏度、工作温度和频率响应。

运用此类器件时,就可将与适当的小磁钢一起运动的物体的位置、位移、速度、角度等信息以电信号的形式传感出来,达到了自动测量与控制的目的。

二维霍尔元件的结构是二维平面,也被称为平面霍尔元件;三维霍尔元件通常被称为非平面霍尔元件。

霍尔元件按功能可分为:线形元件、开关、锁存器和专用传感器。

三、霍尔效应的应用人们在利用霍尔效应原理开发的各种霍尔元件已广泛应用于精密测磁、自动化控制、通信、计算机、航天航空等工业部门及国防领域。

大学物理实验报告系列之霍尔效应-大物霍尔效应实验报告

大学物理实验报告系列之霍尔效应-大物霍尔效应实验报告

【真验称呼】霍我效力之阳早格格创做【真验手段】1.相识霍我效力真验本理以及有闭霍我器件对付资料央供的知识.2.教习用“对付称丈量法”与消付效力的效率,丈量试样的VH—IS;战VH—IM直线.3.决定试样的导电典型、载流子浓度以及迁移率.【真验仪器】霍我效力真验仪【真验本理】霍我效力从真量上道是疏通的戴电粒子正在磁场中受洛仑兹力效率而引起的偏偏转.当戴电粒子(电子或者空穴)被拘束正在固体资料中,那种偏偏转便引导正在笔直电流战磁场的目标上爆收正背电荷的散积,进而产死附加的横背电场,即霍我电场.对付于图1(a)所示的N型半导体试样,若正在X目标通以电流1s,正在Z目标加磁场B,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力FB = e v B (1)则正在Y目标即试样A、A 电极二侧便启初散积同号电荷而爆收相映的附加电场一霍我电场.电场的指背与决于试样的导电典型.对付N型试样,霍我电场顺Y目标,P型试样则沿Y目标,有:Is (X)、B (Z) EH (Y) <0 (N型)EH (Y) >0 (P型)隐然,该电场是遏行载流子继承背正里偏偏移,当载流子所受的横背电场力H eE 与洛仑兹力eVB 相等时,样品二侧电荷的散集便达到仄稳,故有H eE = B v e (2)其中HE 为霍我电场,v 是载流子正在电流目标上的仄稳漂移速度.设试样的宽为b ,薄度为d ,载流子浓度为n ,则bd v ne Is = (3)由(2)、(3)二式可得dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1 (4)即霍我电压HV (A 、A ' 电极之间的电压)与IsB 乘积成正比与试样薄度成反比.比率系数neR H 1= 称为霍我系数,它是反映资料霍我效力强强的要害参数,810⨯=IsBdV R HH1、由RH 的标记(或者霍我电压的正、背)推断样品的导电典型推断的要领是按图一所示的Is 战B 的目标,若测得的VH = V AA’触f <0,(即面A 的电位矮于面A′的电位) 则RH 为背,样品属N 型,反之则为P 型. 2、由RH 供载流子浓度n 即eR n H 1=.该当指出,那个闭系式是假定所有的载流子皆具备相共的漂移速度得到的,庄重一面,思量载流子的速度统计分散,需引进83π的建正果子(可参阅黄昆、开希德著《半导体物理教》).3、分离电导率的丈量,供载流子的迁移率. 电导率与载流子浓度n 以及迁移率之间犹如下闭系:μσne = (6)即σμHR=,通过真验测出值即可供出 .根据上述可知,要得到大的霍我电压,闭键是要采用霍我系数大(即迁移率下、电阻率亦较下)的资料.果μρ=HR,便金属导体而行,战均很矮,而没有良导体虽下,但是μ极小,nedK H 1=(7)去表示器件的敏捷度,HK 称为霍我敏捷度【真验真量】1、测画HV -Is 直线.将真验仪的“HV 、σV ”切换启闭投背HV 侧,尝试仪的“功能切换”置HV .脆持MI 值没有变(与MI =0.6A ),测画HV -Is 直线,2、测画HV -MI 直线.真验仪及尝试仪各启闭位子共上.脆持Is 值没有变(Is=3.00mA ),测画HV -MI 直线,3、丈量σV 值将“HV 、σV ”切换启闭投背σV 侧,尝试仪的“功能切换”置σV .正在整磁场下,与SI =2.00mA ,丈量σV .注意:Is 与值没有要过大,免得σV 太大,毫伏表超量程(此时尾数码隐现为1,后三位数码燃烧).4、决定样品的导电典型将真验仪三组单刀启闭均投进与圆,即Is 沿X 目标,B 沿Z 目标,毫伏表丈量电压为V AA ,.与Is=2mA ,IM = 0.6A ,丈量VH 大小及极性,推断样品导电典型.5、供样品的RH 、n 、σ战μ值. 【数据表格与数据记录】)mv )m v 由公式c cm B I d V R S H H /0549.01036401105.004.0103848=⨯⨯⨯⨯=⨯=-由公式1719108.8106.10549.011--⨯=⨯⨯==e R n H 由公式63.143105.051.167233=⨯⨯⨯⨯==-S V l I S σσ西门子/米 由公式89.763.1430549.0=⨯==σμH R 【小结与计划】(1)相识了霍我效力真验本理以及有闭霍我器件拾资料的央供的知识,相识到一些物理量比圆道霍我系数,迁移率,电导率霍我敏捷度等(2)怎么样判别霍我元件的载流子典型?计划相识电流目标一定,载流子的受力目标便一定,载流子会正在受力目标散集,而后瞅测其正背.2、若霍我片的法线与磁场目标战磁场纷歧致,对付丈量截行有何效率?磁场惟有部分分量有效率,也便是本量磁场小于通电电流应爆收的磁场.。

大学物理实验报告霍尔效应

大学物理实验报告霍尔效应

大学物理实验报告霍尔效应一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。

2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压、电流等物理量。

二、实验原理1、霍尔效应将一块半导体薄片置于磁场中(磁场方向垂直于薄片平面),当有电流通过时,在垂直于电流和磁场的方向上会产生一个横向电场,这种现象称为霍尔效应。

2、霍尔电压产生的横向电场导致薄片两侧出现电势差,这个电势差称为霍尔电压$U_H$ 。

霍尔电压的大小与通过薄片的电流$I$、磁场的磁感应强度$B$ 以及薄片的厚度$d$ 等因素有关,其关系式为:$U_H =\frac{R_H IB}{d}$其中,$R_H$ 称为霍尔系数,它与半导体材料的性质有关。

3、磁场的测量若已知霍尔系数$R_H$ 、通过的电流$I$ 以及霍尔电压$U_H$ ,则可以计算出磁感应强度$B$ :$B =\frac{d U_H}{R_H I}$三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计等。

四、实验内容与步骤1、仪器连接将霍尔效应实验仪的各部分按照说明书正确连接,确保线路接触良好。

2、调节参数(1)调节励磁电流,使磁场达到一定强度。

(2)调节工作电流,使其在合适的范围内。

3、测量霍尔电压(1)保持励磁电流不变,改变工作电流,测量不同工作电流下的霍尔电压。

(2)保持工作电流不变,改变励磁电流,测量不同励磁电流下的霍尔电压。

4、数据记录将测量得到的电流、霍尔电压等数据准确记录在表格中。

五、实验数据记录与处理1、数据记录表格|工作电流 I (mA) |励磁电流 IM (A) |霍尔电压 UH (mV) |||||| 100 | 050 | 250 || 150 | 050 | 375 || 200 | 050 | 500 || 250 | 050 | 625 || 100 | 100 | 500 || 100 | 150 | 750 || 100 | 200 | 1000 |2、数据处理(1)根据实验数据,绘制霍尔电压$U_H$ 与工作电流$I$ 的关系曲线,分析其线性关系。

大物霍尔效应实验报告(共8篇)

大物霍尔效应实验报告(共8篇)

大物霍尔效应实验报告(共8篇)大学物理实验报告系列之霍尔效应大学物理实验报告)篇二: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。

大学物理实验报告系列之霍尔效应-大物霍尔效应实验报告

大学物理实验报告系列之霍尔效应-大物霍尔效应实验报告

大学物理实验报告【实验名称】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.学习用“对称测量法”消除付效应的影响,测量试样的VH—IS;和VH—IM 曲线。

3.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

【实验仪器】霍尔效应实验仪【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方向通以电流1s,在Z方向加磁场B,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力F B= e v B (1)则在Y方向即试样A、A'电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。

电场的指向取决于试样的导电类型。

对N型试样,霍尔电场逆Y方向,P 型试样则沿Y方向,有:Is (X)、B (Z) E H (Y) <0 (N型)E H (Y) >0 (P型)显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力HeE与洛仑兹力eVB相等时,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有HeE= B v e(2)其中HE为霍尔电场,v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。

设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n,则bdvneIs=(3)由(2)、(3)两式可得dBIRdBInebEV SHSHH===1(4)即霍尔电压HV(A、A'电极之间的电压)与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。

.) (mA IS)(1mvV)(2mvV)(3mvV)(4mvV)(44321mvVVVVVR-+-=BIS++...BIS-+...BIS+-...BIS--...1.00 4.09 4.02 4.02 4.11 0.041.50 6.15 6.03 6.06 6.18 0.062.00 8.21 8.3 8.04 8.20 0.0852.50 10.25 10.06 10.04 10.27 0.1053.00 12.33 12.05 12.05 12.29 0.1304.00 16.39 16.07 16.09 16.41 0.160)(mA IM)(1mvV)(2mvV)(3mvV)(4mvV)(44321mvVVVVVH-+-=BIS++...BIS-+...BIS+-...BIS--...0.300 4.18 4.02 3.95 4.18 0.0975 0.400 5.52 5.37 5.30 5.49 0.0850.500 6.84 6.68 6.67 6.84 0.08250.600 8.19 8.04 8.03 8.21 0.08250.700 9.55 9.04 9.38 9.55 0.1700.800 10.90 10.75 10.74 10.92 0.0825mvV1.167=σmmd5.0=mml3=mmb5=TAKGSB364.0/64.3==由公式ccmBIdVRSHH/0549.01036401105.004.0103848=⨯⨯⨯⨯=⨯=-由公式1719108.8106.10549.011--⨯=⨯⨯==eRnH由公式63.143105.051.167233=⨯⨯⨯⨯==-SVlISσσ西门子/米由公式89.763.1430549.0=⨯==σμHR.【小结与讨论】(1)了解了霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件丢材料的要求的知识,了解到一些物理量比如说霍尔系数,迁移率,电导率霍尔灵敏度等(2)如何判别霍尔元件的载流子类型?讨论知道电流方向一定,载流子的受力方向就一定,载流子会在受力方向积累,然后观测其正负。

霍尔效应实验报告RH(共10篇)

霍尔效应实验报告RH(共10篇)

篇一:大学物理实验报告系列之霍尔效应大学物理实验报告)篇二:霍尔效应及其应用实验报告霍尔效应及其应用实验报告(物理学创新实验班41306187)【摘要】 szy 本实验通过了解霍尔原理及霍尔元器件的使用,测绘vh?is和vh?im 的图像并测量霍尔系数、电导率。

试验在测量过程中,由于各种副效应会引起各种误差。

在此做以分析和修正,采用vh对称测量法以消除副效应。

经过修正后的实验,更大程度地降低了实验误差,使k的测量更加接近真实值。

【关键词】霍尔片载流子密度霍尔系数霍尔电压 mathematica 【引言】霍尔效应是霍尔于1879年发现的,这一效应在科学实验和工程技术中有着广泛的应用。

霍尔系数的准确测量在应用中有着十分重要的意义。

由于霍尔系数在测量过程中伴随着各种副效应,使得霍尔系数在测量过程中变得比较困难。

因此我们在测量过程中采取了“对称测量法”消除副效应。

【正文】一、实验原理起的偏转。

当带电粒子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。

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,试样中载流子将受洛仑兹力:f ? e v b ①其中e为载流子电量, b为磁感v应强度。

无论载流子是正电荷还是负电荷,fg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vh,形成相应的附加电场e—霍尔电场,相应的电压vh称为霍尔电压,电极a、a′称为霍尔电极。

g(a)(b)图(1) 原理图显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,试样中载流子将受一个与fg方向相反的横向电场力:fe=eeh ②其中eh为霍尔电场强度。

fe随电荷积累增多而增大,当达到稳恒状态时,两个力平衡,即载流子所受的横向电场力e eh与洛仑兹力evb 相等,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有eeh?eevb③设试样的宽度为b,厚度为d,载流子浓度为n,则电流强度is与的关系为? is bd ④由(3)、(4)两式可得ib1isbvh?ehb??ksnedd d ⑤即霍尔电压vh(a、a′电极之间的电压)与isb乘积成正比与试样厚度d成反比。

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大学物理实验报告
【实验名称】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.学习用“对称测量法”消除付效应的影响,测量试样的VH—IS;和VH—IM 曲线。

3.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

【实验仪器】
霍尔效应实验仪
【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方向通以电流1s,在Z方向加磁场B,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力
F B= e v B (1)
则在Y方向即试样A、A'电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。

电场的指向取决于试样的导电类型。

对N型试样,霍尔电场逆Y方向,P 型试样则沿Y方向,有:
Is (X)、B (Z) E H (Y) <0 (N型)
E H (Y) >0 (P型)
显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力H
eE与
洛仑兹力eVB相等时,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有
H
eE= B v e(2)
其中
H
E为霍尔电场,v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。

设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n,则
bd
v
ne
Is=(3)由(2)、(3)两式可得
d
B
I
R
d
B
I
ne
b
E
V S
H
S
H
H
=
=
=
1
(4)
即霍尔电压
H
V(A、A'电极之间的电压)与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。

比例系数
ne
R
H
1
=称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,
)
)
(mA I
M
)
(
1
mv
V)
(
2
mv
V)
(
3
mv
V)
(
4
mv
V
)
(
4
4
3
2
1mv
V
V
V
V
V
H
-
+
-
=
B
I
S
+
+...B
I
S
-
+...B
I
S
+
-...B
I
S
-
-...
0.300 4.18 4.02 3.95 4.18 0.0975 0.400 5.52 5.37 5.30 5.49 0.085 0.500 6.84 6.68 6.67 6.84 0.0825 0.600 8.19 8.04 8.03 8.21 0.0825 0.700 9.55 9.04 9.38 9.55 0.170 0.800 10.90 10.75 10.74 10.92 0.0825
mv
V1.
167
=
σ
mm
d5.0
=mm
l3
=mm
b5
=
T
A
KGS
B364
.0
/
64
.3=
=
由公式c
cm
B
I
d
V
R
S
H
H
/
0549
.0
10
3640
1
10
5.0
04
.0
103
8
4
8=




=

=
-
由公式17
19
10
8.8
10
6.1
0549
.0
1
1
-
-

=


=
=
e
R
n
H
由公式63
.
143
10
5.0
5
1.
167
2
3
3
=




=
=
-
S
V
l
I
S
σ
σ西门子/米
由公式89
.7
63
.
143
0549
.0=

=

μ
H
R
【小结与讨论】
(1)了解了霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件丢材料的要求的知识,了解到一些物
理量比如说霍尔系数,迁移率,电导率霍尔灵敏度等
(2)如何判别霍尔元件的载流子类型?
讨论知道电流方向一定,载流子的受力方向就一定,载流子会在受力方向积累,然后观测其正负。

2、若霍尔片的法线与磁场方向和磁场不一致,对测量结果有何影响?
磁场只有部分分量有作用,也就是实际磁场小于通电电流应产生的磁场。

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