霍尔槽试验中的几种异常因素
霍尔槽试验注意事项
①试验结果的判断 霍尔槽试验是 经常用来配合化学分析方法解决 电镀生产中的各种质量问题的一 种方法。霍尔槽的实验结果目前 尚无可靠仪器显示出来，仍依赖 于肉眼的直观判断，因而有时会 给人造成假象与错觉。
试片上的条纹、雾膜、漏镀、烧 焦、斑点、孔隙、气泡等有时会 出现在同一试片上，若稍有不慎 或被错觉干扰，便不能得到正确 的结论，会延误试验时间和效果。 所以，作霍尔槽试验时，应认真 克服生理上的影响，使试验工作 顺利进行。
这是由于试验条件总是优于生产 条件，而且试验时使用的是试片， 几何形状简单，所以试验结果总 是优于生产结果。我们在作霍尔 槽试验时，应全面考虑多方面的 因素，这样才能使试验工作准确 可靠。
sai在广东地区，一般习惯于按 试片来进行对镀液和光亮剂补加、 调整，故试验更应严格、准确。
②电源波形的影响 在电镀生产中， 随着电子工业的发展，电源设备 也随之改进。近年来，人们注意 到电源波形对镀层有一定的影响， 同时已研究出适合各种镀种的电 镀波形，以满足电镀生产的需要。
目前，除专业化电镀生产单位外， 一般厂家仍使用一机多槽或单机 单槽，这给霍尔槽试验带来不利 因素。例如，某镀槽出现故障， 用霍尔槽试验使用的波形不同， 试验结果难以确定。所以，试验 时应力求采用与生产上相同的波 形，或试验结果仅作参考使用。
③试片的选定 试片是观察试验结 果的可靠依据，一般采用紫铜片 或黄铜片，根据镀种的不同还可 采用钢铁片。试片的表面粗糙度 应有一定的要求，尽可能与生产 中零件表面相同。否则，难以正 确判断试验给果。
④阴极移动与空气搅拌 在作霍尔 槽试验时，如电镀液需要移动阴 极或搅拌，为了便于观察试验结 果，搅拌应尽量与生产相同。
⑤试验结果与生产结果的比较 如 某一亮镍镀槽，镀层亮度不符合 质量要求，而作霍尔槽试验时， 其工艺规范完全相同，结果却比 生产的亮度要好。经化学分析， 各成分都在工艺规定范围内。
赫尔槽试验
霍尔槽（哈式槽）试验及结果解读广东科斯琳电镀实验设备关键词：霍尔槽,电镀一.霍尔槽是一种试验效果好，操作简单、所需溶液体积小的小型电镀试验槽。
它可以较好的确定获得外观合格镀层的电流密度范围及其它工艺条件。
生产现场常用来快速解决镀液所发生的问题。
二.小型霍尔槽结构下面是工厂电镀制程控制常用的霍尔槽基本结构(市面上可以购买到带加热、通入压缩空搅拌孔等设计精良的成品)霍尔槽结构示意图三.霍尔槽的试验装置及实验方法1.试验装置:2.试验方法a.溶液的选择为了获得正确的试验结果，选择的溶液必须具有代表性。
重复试验时，每次试验所取溶液的体积应相同。
当使用不溶阳极时，溶液经1~2次电镀后应更换新液。
如采用可溶性阳极则最多试验4~5次后更换新液。
在测微量杂质或添加剂的影响时，每槽试验次数应酌情减少。
b.阴阳极材料的选择阴阳极材料通常是平面型薄板，阳极厚度不超过5MM，阴极厚度为0.2~1MM，阳极材料应与生产中使用的阳极相同。
c.电流大小霍尔槽电流大小通常在0.5~2A范围内。
d.试验时间及温度一般在5~10分钟，试验温度应与生产相同。
四.霍尔试片判定(以镀锡为例)1.背面背面看片原则:先看背面的异常现象,再判定可能造成的原因.a.先从HULLCELL片背面中间剖开,再看高电流密度区(添加剂)与低电流密度区(开缸剂)有没有失去平衡:(例如往高电流密度区缩小是添加剂不足,往低电流密度区缩小是开缸剂不够).b.看三层云分布:正常HULLCELL片背后会出现三层云(即亮层/浓雾层/淡雾层)如下示意图.HULLCELL片背面区域c.如果为全浓雾或无亮,判定是添加剂或补充剂不够,酸不足,建浴剂不足.d.如果都是淡淡的薄雾浓雾少,且将要收缩,可能是添加剂或酸过量.e.有出现三层云,向中间凹进去的话,主要原因有主盐不够或沉积速率不够.沉积速率不够可能原因为(添加剂过量或不足b;酸不足)。
2.看正面正面看片原则:由正面现象来验证或排除第一项的可能原因HULLCELL片正面示意图a.看高中低电流密度区光泽分布状况:与高电流密度区是否有有机分解污染及界面与低电流密度区是否有无机析出。
霍尔效应实验报告误差分析
霍尔效应实验报告误差分析实验报告-霍尔效应实验报告误差分析一、实验目的通过测量霍尔效应的实验，了解霍尔元件的基本机理及应用，学会使用霍尔元件测量磁场强度，并对实验测量的结果进行误差分析，掌握实验中常用的误差分析方法。
二、实验原理霍尔效应是指在磁场中通过一块导体，当在该导体中加上电流时，会在横向产生电场的现象。
霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，它可以通过电势差的测量，来获取磁场的信息、电流的大小或电势的变化。
实验的原理为，将一个霍尔元件安装在匀强磁场中，同时通过霍尔元件加入一定电流，测量霍尔元件的电势差，根据磁场强度计算出电势差与神经元件的位置和电流的关系，进而通过测量电势差来计算出磁场的强度。
三、实验流程1.准备实验设备，根据实验要求，确定实验所需的仪器设备，并对仪器进行检测和校准。
2.实验仪器的安装，将霍尔元件放置在实验设备中央，插入电源和测试仪器，注意接线正确，并检查电缆和连接线是否连接松动。
3.实验参数调整，调整磁场强度和电流强度大小。
可通过改变电流的方向和大小来确定实验参数，使实验能够得到更精确的结果。
4.记录测量结果，进行实验数据记录，在不同电流下，记录出相应的电压值及磁场强度，注意要在同一时间段内，进行数值的对比。
5.数据处理及误差分析，将实验记录的数据进行统计，计算出实验结果的平均值及标准偏差，并进行误差分析。
四、实验结果通过实验记录的数据，计算出实验测得的电势差，从而得到了磁场的大小。
实验结果如下表所示：电流强度（A）电势差（V）磁场强度（T）0.2 0.008 0.000780.3 0.011 0.001200.4 0.014 0.001560.5 0.018 0.002000.6 0.020 0.00240五、误差分析在实验过程中，可能产生的误差种类有许多，如示值误差、系统误差、随机误差等。
在实验后，需要对所得结果进行误差分析，其中主要涉及的两种误差分析方法如下：1.数据处理法。
赫尔槽试验
霍尔槽Hull Cell [霍尔槽、赫尔槽或哈氏槽]赫尔槽试验一、赫尔槽试验的特点及其应用赫尔槽试验只需要少量镀液，经过短时间试验便能得到在较宽的电流密度范围内镀液的电镀效果。
由于该试脸对镀液组成及操作条件作用敏感，因此，常用来确定镀浓各组分的浓度以及pH值，确定获得良好镀层的电流密度范围，同时也常用于镀液的故障分析。
因此，赫尔槽已成为电镀研究、电镀工艺控制不可缺少的工具。
二、赫尔槽的形状及试验装置1．赫尔槽结构赫尔槽常用有机玻璃或硬聚氯乙烯等绝缘材料制成，底面呈梯形，阴、阳极分别置于不平行的两边，容量有1000mL，267mL两种。
人们常在267mL试验槽中加入250mL镀液，便于将添加物折算成每升含有多少克。
2．赫尔槽试验装置赫尔槽试验电路与一般的电镀电路相同，电源根据试验对电压波形要求选择。
串联在试验回路中的可变电阻及电流表用以调节试验电流及电流指示，并联的电压表用以指示试验的槽电压。
三、赫尔槽阴极上的电流分布赫尔槽的阴极板与阳极板互不平行，阴极的离阳极较近的一端称近端；另一端离阳极远，称远端。
由于电流从阳极流到阴极的近端和远端的路径不同，不同路径槽液的电阻也不同，因此阴极上的电流密度从远端到近端逐渐增大，250mL 的赫尔槽近端的电流密度是远端的50倍。
因而一次试验便能观察到相当宽范围的电流密度下所获得的镀层。
有人经过酸性镀铜、酸性镀镍、橄化镀锌、氰化镀镐四种镀液在不同电流强度下进行电镀试验并取它们的平均值，得到阴极上各点的电流密度与该点离近端距离关系的经验公式：1000mL赫尔槽Jk=I*（3.26一3.05 1ogl）267mL赫尔槽Jk=I*(5.10一5.24 1ogl)式中Jk—阴极上某点的电流密度值〔A/dm2〕;I--试验时的电流强度（A）；l--阴极上该点距近端的距离(cm)．必须注意，靠近阴极两端各点计算所得的电流密度是不正确的。
艺=0.635--8.255cm范围内，计算值有参考价值．267mL赫尔槽中放入250mL镀液做试脸时，阴极上各点的电流密度应是267mL的1.068倍，即267mL赫尔槽阴极的相应点的电流密度乘上267/250。
电镀工艺测试方法——霍尔槽试验
工艺人员要定期用霍尔槽对镀液状况进行了解。
那么什么是霍尔槽试验?它有什么作用?下面将扼要介绍。
作为电镀生产的管理者，也有必要能够解读霍尔槽试片。
因为霍尔槽试片就像是医院为病人拍摄的X光片，通过解读霍尔槽试片，可以获得镀液的许多信息。
(1)霍尔槽(Hullcell)在电镀工艺开发和现场管理的实验中，霍尔槽是一种非常重要而又实用的试验方法。
所谓霍尔槽，也叫梯形槽，霍尔槽的结构如图所示。
霍尔槽试验示意图;由图4-1可以看出，霍尔槽的阴极两端与阳极的距离不等，阴极上远离阳极的一端电流密度最小，称为远端，而阴极离阳极最近的一端电流密度最高，称为近端。
在汶两点之间．随着阴糨与阳极距离的接近，电流密度也由小渐大，直至最大，这是霍尔槽试片的一个最为显著的特点。
由于同一个试片上不同距离的电流密度的不同，所获镀层的厚度、性能会有所不同。
霍尔槽阴极试片上镀层厚度与电流的关系如下式：式中dl、d2—阴极上不同点(1、2点)的厚度；IR1、IR2—阴极上不同点的电流密度；η1、η2—阴极上不同点的电流效率。
通过大量的试验，得出霍尔槽(阴极)试片上某点的电流密度(Ik)与离近端的距离的对数成反比：Ik=I(C1一C2lgL) 式中I一通过霍尔槽的电流强度；C1、c2—常数，与电解质性质有关，在容量为l000mL的试验液中，Cl=3．26，C2=3．05，在250mL试验液中，cl=5.1，G=5.24；L—阴极上某点距阳极近端的距离。
经测试和计算表明，霍尔槽试片上的电流密度的这种差别，从最小到最大，相差50倍。
比如用1A的电流在250mL的霍尔槽中做试镀时，这时，近端的电流密度为0.10A／din2，而远端的电流密度则达到5.1A／din2。
由此可知，采用霍尔槽做试验，从一个试片上一次就可以获得有50倍不同电流密度范围的镀层的状态，对提高分析镀液和镀层性能的效率和试验效率是非常有利的。
霍尔槽试验的另一个特点是从一次镀得的试片上还可以获得相当于制件不同区域镀层的状态。
霍尔效应实验中一些问题的分析探讨
流 Ｉｓ 和磁感应强度 Ｂ 的值稳定时ꎬ霍尔电压 ＶＨ 值也稳定ꎮ
Ｎ、Ｐ 型半导体掺杂原理:
(１)Ｎ 型半导体:掺 ５ 价元素ꎬ每个 ５ 价元素
与周围四个 Ｓｉ 原子形成 ４ 个共价键ꎬ而多余一个
电子ꎬ成为自由电子ꎮ
图 ２ Ｎ 型半导掺杂原理图
(２)Ｐ 型半导体:掺 ３ 价元素ꎬ每个 ３ 价元素 与周围四个 Ｓｉ 原子中的 ３ 个形成共价键ꎬ而和最 后一个 Ｓｉ 原子之间少一个电子ꎬ 从而产生一个 空穴ꎮ
摘
要: 针对霍尔效应实验教学过程中ꎬ存在的一些教学难点ꎬ从实验原理出发ꎬ对实验过程中涉
及的原理、半导体材料的选取、霍尔系数的计算等关键问题进行系讨论ꎮ 通过做图及计算得到了半导
体材料的各项霍尔参量ꎮ 对实验教学及霍尔传感器的设计提供理论和实验指导ꎮ
关 键 词: 霍尔效应ꎻ问题ꎻ探讨
中图分类号: Ｏ ４３３ꎻＴＰ ２１２.１
＝
ＶＨ ������ｄ Ｉｓ ������Ｂ
＝
Ｋ
ｄ Ｂ
Ｋ
＝
ΔＶＨ ΔＩＳ
＝
ＶＨ －０ ＩＳ －０
＝
ＶＨ ＩＳ
Ｂ ＝ ＫＭ ×ＩＭ
ＶＨ 为霍尔电压ꎬ 也即 ＶＡＡ′ꎬ 为霍尔元件的厚
度ꎬｂ 为霍尔元件的宽度ꎻ ＩＳ 为导体内通过的电
流ꎬＢ 为外加磁场的场强ꎻＲＨ 单位为 Ω������ｍ / Ｔꎬ为
导出单位ꎻ电磁铁线包上有 ＫＭꎬ单位 ＫＧＳ / Ａꎬ即
第 ３１ 卷 第 ３ 期 ２０１８ 年 ６ 月
大学物理实验
ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ ＯＦ ＣＯＬＬＥＧＥ
文章编号:１００７￣２９３４( ２０１８) ０３￣００５９￣０５
Ｖｏｌ.３１ Ｎｏ.３ Ｊｕｎ.２０１８
霍尔效应实验中误差分析及处理
了 消 除误 差 的方 法 。
关键词
霍尔效应是一种磁 电效应 ，是 美国科学家霍尔１７年研究 载流导 ８９ 体在磁场 中受力的性质时发现 的。霍尔效应已在科学实验和工程技 术 等许 多领 域 （ 如测量技术 、电子技术 、自动化 技术） 中得 到了广泛 的
应用 。利用它可 以测量某点 的磁场 和缝隙中的磁场 ，还 以利用这 一效
Hale Waihona Puke 霍耳 电场对载流子的作用力 总是 与 的方 向相反 ， 以 ，当 ＝ 所 时 ，载流子的聚集就 达到动 态平衡 。电场 力的大小为 ＝Ｅ ＝ Ｖ／ ｅ ｅ．ｂ （ ） ２
一
的磁场作用下 ，在Ｙ 方向引起类似于爱廷好 图 ４里纪一勒杜克效应 森效应 的温度差 一 ，由此产生的 电势差 ＊ ， ＶＬ ． 的正负只与
１ 霍尔效应 实验 的实验原理 如 图所示 ，本 实验用Ｎ型 半导体 （ 其载流 子为 电子 ）或Ｐ 型半导 体 （ 其载流子为空隙 ），设它的长 为 １，宽为 ｂ，厚为 ｄ。沿ｚ 正 轴 向加一磁场 ．沿Ｙ 正向通 一工 轴 作 电流 ，，半导体中的载流子将在 ｘ 方向受至 一个洛仑兹 Ⅱ
二 ± 二 ：
４
，
这样即可消除四种附加效应所 引起 的测量中的系统 误差。 参考文献
ｆ 扬述 成 ，赵 立 竹 。沈 国土 普 通 物 理 实验 （ 学、 热 学 部 分 ） １ １ 力 ［ ． Ｍ】高等教 育 出版 社 ，２０ ０７ 【 林 抒 ，龚镇雄 ． 物理 实验 ［ ． 京 ：人 民教 育 出版 社 ，１８ ２ 】 普通 Ｍ］ 北 ９２
（ 收稿 日期 ：２ １ — ２ ０ ０ ０ ０ — ２）
（） １ 不等位 电势 。如 图ｌ 所示 的不等位 电势Ｖ ，这是 由于测量霍 尔 电压的 电极Ａ 和 的位置难能做到在 一个理 想的等势面上 ，因此 当
霍尔效应实验中异常数据产生原因的分析
霍尔效应实验中异常数据产生原因的分析作者：田宇张振华姜珊张凤来源：《教育教学论坛》2018年第38期摘要：本文阐述了霍尔效应原理及其副效应的消除方法，分析了霍尔效应实验中导致霍尔元件损坏的几种情况，并提出了霍尔元件保护的措施。
关键词：霍尔效应；霍尔元件；断裂；分析中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）38-0220-03霍尔效应（Hall effect）是美国物理学家霍尔（Edwin. H. Hall）于1879年在研究载流导体在磁场中导电性质时发现的一种电磁效应。
利用霍尔效应可以测量磁场，确定半导体材料的基本参数，如半导体载流子的类型及能带结构、载流子的浓度，霍尔系数，霍尔片的电导率和迁移率。
霍尔元件一般为半导体薄片，是一种利用霍尔效应通过把磁信号形式转变为电信号形式以实现检测的传感器件。
由于霍尔传感器具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特性，目前已经广泛应用于非电量测量、自动控制、计算机装置和现代军事技术等各个领域，如测量技术、电子技术、自动化技术等[1-7]。
近年来，科学家们在极低温度、极强磁场中又发现了量子霍尔效应，分数量子霍尔效应，量子自旋霍尔效应[8]。
霍尔元件的整体结构为1.50mm×1.74mm，体积小，灵敏度高（可达10mV/（mA·kg））且特别容易损坏，而绝大部分普通高校的大学物理实验课开设了霍尔效应及其应用这个实验，霍尔元件的利用率自然就很高，所以对霍尔元件的保护以及对产生异常数据原因的分析就显得非常重要。
一、霍尔效应的原理1.理论公式。
将一个通电导体放在磁场中，如果磁场方向与电流方向垂直，那么体中的载流子将受到洛伦兹力的作用而在垂直于电流和磁场的方向上产生一个横向电势差，此电势称为霍尔电势，此现象称为霍尔效应。
利用霍尔效应制成的磁敏元件称为霍尔元件。
图1是霍尔效应的原理图。
霍尔元件是杂质半导体，运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力的作用，其运动轨迹发生偏转，在A面上出现电子的积累。
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目前在广东地区，一般习惯于按 试片来进行对镀液和光亮剂补加、 调整，故试验更应严格、准确。
②电源波形的影响 在电镀生产中， 随着电子工业的发展，电源设备 也随之改进。近年来，人们注意 到电源波形对镀层有一定的影响， 同时已研究出适合各种镀种的电 镀波形，以满足电镀生产的需要。
目前，除专业化电镀生产单位外， 一般厂家仍使用一机多槽或单机 单槽，这给霍尔槽试验带来不利 因素。例如，某镀槽出现故障， 用霍尔槽试验使用的波形不同， 试验结果难以确定。所以，试验 时应力求采用与生产上相同的波 形，或试验结果仅作参考使用。
③试片的选定 试片是观察试验结 果的可靠依据，一般采用紫铜片 或黄铜片，根据镀种的不同还可 采用钢铁片。试片的表面粗糙度 应有一定的要求，尽可能与生产 中零件表面相同。否则，难以正 确判断试验给果。
④阴极移动与空气搅拌 在作霍尔 槽试验时，如电镀液需要移动阴 极或搅拌，为了便于观察试验结 果，搅拌应尽量与生产相同。
这是由于试验条件总是优于生产 条件，而且试验时使用的是试片， 几何形状简单，所以试验结果总 是优于生产结果。我们在作霍尔 槽试验时，应全面考虑多方面的 因素，这样才能使试验工作准确 可靠。
sai77ji81we5 实验室电镀电源 霍尔槽
⑤试验结果与生产结果的比较 如 某一亮镍镀槽，镀层亮度不符合 质量要求，而作霍尔槽试验时， 其工艺规范完全相同，结果却比 生产的亮度要好。经化学分析， 各成分都在工艺规定范围内。
这时，可向霍尔槽试液中添加光 亮剂。如果试片比未添加光亮剂 时光高，证明生产槽液缺少光亮 剂。但向生产用的亮镍镀槽补加 适当的光亮剂后，再进行电镀， 结果又和霍尔槽试验末加光亮剂 时的结果一样。
霍尔槽试验中的几经常用来配合化学分析方法解决 电镀生产中的各种质量问题的一 种方法。霍尔槽的实验结果目前 尚无可靠仪器显示出来，仍依赖 于肉眼的直观判断，因而有时会 给人造成假象与错觉。
试片上的条纹、雾膜、漏镀、烧 焦、斑点、孔隙、气泡等有时会 出现在同一试片上，若稍有不慎 或被错觉干扰，便不能得到正确 的结论，会延误试验时间和效果。 所以，作霍尔槽试验时，应认真 克服生理上的影响，使试验工作 顺利进行。