霍尔效应和旋光现象及应用教学案例

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实验九霍尔效应实验优秀课件

实验九霍尔效应实验优秀课件
• 霍尔电势
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电磁特性
• 霍尔输出与磁场(恒定或交变)之间的 关系
实验九霍尔效应实验优秀课件
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霍尔元件的基本驱动电路
• .霍尔元件的基
本驱动电路如下 图所示。
恒流驱动或恒压驱动电路
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六、电路原理
+2V



r
压 W1 电

-2V
+ _感器
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三、实验应知知识
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器。本实验 所用的霍尔传感器,由两个产生梯度磁场的环形磁 钢和霍尔元件组成。霍尔元件通以恒定电流时,霍 尔电势的大小正比于磁场强度,当霍尔元件在梯度 磁场中上、下移动时,输出的霍尔电势V取决于其 在磁场中的位移量,所以测得霍尔电势的大小便可 获知霍尔元件的静位移。
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四、实验器材
霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、移相器、 相敏检波器、低通滤波、低频振荡器、音频振荡 器、振动平台、主、副电源、激振线圈、双线示 波器。
实验九霍尔效应实验优秀课件
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五、实验原理
实验九霍尔效应实验优秀课件
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• 工作原理
• 若在如图所示的金属或半导体薄片两端通以控制 电流 I,在与薄片方向上施加磁感应强度为 B 的 磁场,那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另 两侧会产生电动势 ,的大小正比于控制电流 I 和磁感应强度 B,这一现象称为霍尔效应,利用 霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。
一、实验目的:
1. 了解霍尔式传感器的原理与特性; 2. 了解霍尔式传感器在静态测量中的应用; 3. 了解交流激励霍尔片的特性; 4. 了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。

《霍尔效应》教案[精选五篇]

《霍尔效应》教案[精选五篇]

《霍尔效应》教案[精选五篇]第一篇:《霍尔效应》教案《霍尔效应》教案一、教学目标【知识与技能】知道霍尔效应的原理,了解霍尔效应在生活中的应用。

【过程与方法】通过观察实物,思考交流,分析霍尔效应的原理,了解物理学科在生活中的应用。

【情感态度与价值观】增加对物理学科的学习兴趣,体会物理学在生活中无处不在的特点,养成科学思考的学习习惯和态度。

二、教学重难点【重点】霍尔效应的产生过程。

【难点】霍尔效应的应用。

三、教学方法观察法、讨论法、问答法、多媒体展示等。

四、教学过程环节一:新课导入展示霍尔元件的实物,并介绍他的作用:能够精确测量出磁场的变化,在很多领域中都发挥着很大的作用,例如电机中测定转子转速,录像机的磁鼓,电脑中的散热风扇等。

教师提问:这个元件是怎样工作的呢?今天我们就一起来做个课题研究——霍尔效应。

环节二:新课探究展示多媒体:动画模拟产生霍尔效应的过程,请学生找到条件并进行总结。

回答:有一个矩形导体,并且有电流,加载与电流方向垂直的磁场,发现矩形导体上会出现电势差。

补充回答:电势差的方向是上下的,说明与电流和磁场构成的面垂直。

点评总结,归纳出霍尔效应的原理。

教师展示一些霍尔元件的例子说明探测磁场大小的作用。

问题:为什么霍尔元件能探测磁感应强度大小呢?回答:应该是产生的电势差发生变化,也就是说霍尔效应中,磁感应强度变化,能导致电势差的变化。

问题:很对,电势差大小还与什么有关呢?结合教材互相交流一下。

回答:还应该与电流大小、矩形导体厚度有关系。

环节三:应用提升向学生介绍霍尔传感器的原理和作用:霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。

开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式,称为锁键型霍尔传感器。

线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。

线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。

闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。

《霍尔效应实验》课件

《霍尔效应实验》课件

电源
磁铁
测量尺
导线 记录本
搭建实验装置
01
将霍尔效应测试仪放置 在平稳的工作台上,确 保测试仪固定。
02
使用导线将电源与霍尔 效应测试仪连接,确保 电源正负极正确连接。
03
将磁铁放置在测试仪的 适当位置,以便产生稳 定的磁场。
04
调整测试仪的灵敏度, 确保测量结果准确。
开始实验并记录数据
打开电源,观察霍尔 效应测试仪的读数, 记录初始数据。
《霍尔效应实验》ppt课件
目 录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 结果分析 • 实验总结与展望
01
实验目的
掌握霍尔效应原理
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过导体时,在 导体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。
霍尔系数与载流子类型
霍尔常数与载流子浓度
大小。
测量误差与精度
了解影响测量误差和精度的因素 ,如温度、电流稳定性等。
了解霍尔效应在日常生活中的应用
01
02
03
磁场测量
利用霍尔效应可以测量磁 场的大小和方向,广泛应 用于地球磁场测量、磁力 探矿等领域。
位置传感器
利用霍尔元件可以制作出 各种位置传感器,如接近 开关、转速传感器等。
电子罗盘
基于霍尔效应的电子罗盘 可以用来指示方向,具有 体积小、精度高等优点。
了解了霍尔元件在生产和生活中的应 用。
学会了使用霍尔效应测量仪进行数据 测量和记录。
提高了自己的实验技能和数据处理能 力。
实验中存在的问题与不足
部分同学对实验原理理解不够深入,操作不够熟练。
部分同学在数据处理方面存在一定困难,需要加强练习 。

【大学物理实验】霍尔效应与应用讲义

【大学物理实验】霍尔效应与应用讲义

【⼤学物理实验】霍尔效应与应⽤讲义霍尔效应与应⽤1879年,年仅24岁的霍尔在导师罗兰教授的⽀持下,设计了⼀个根据运动载流⼦在外磁场中的偏转来确定在导体或半导体中占主导地位的载流⼦类型的实验,霍尔的发现在当时震动了科学界,这种效应被称为霍尔效应。

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。

通过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科的杂质电离能和材料的禁带宽度。

如今常规霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要⼿段,利⽤该效应制成的霍尔器件已⼴泛⽤于⾮电量的电测量、⾃动控制和信息处理等各个研究领域。

该实验要求学⽣了解霍尔效应的基本原理、霍尔元件的基本结构,测试霍尔元件特性的⽅法,并对测量结果给出正确分析和结论。

⿎励学⽣运⽤霍尔效应的基本原理和霍尔元件的特性,设计⼀些测量磁场,或各种⾮磁性和⾮电性物理量的测量的实验⽅案,例如:磁场分布、位置、位移、⾓度、⾓速度等。

让学⽣更好的运⽤霍尔效应来解决⼀些实际问题。

⼀、预备问题1.霍尔效应在基础研究和应⽤研究⽅⾯有什么价值?2.如何利⽤实验室提供的仪器测量半导体材料的霍尔系数?3.怎样判断霍尔元件载流⼦的类型,计算载流⼦的浓度和迁移速率?4.伴随霍尔效应有那些副效应?如何消除?5.如何利⽤霍尔效应和元件测量磁场?6.如何利⽤霍尔元件进⾏⾮电磁的物理量的测量?7.若磁场的法线不恰好与霍尔元件⽚的法线⼀致,对测量结果会有何影响?如何⽤实验的⽅法判断B与元件法线是否⼀致?8.能否⽤霍尔元件⽚测量交变磁场?⼆、引⾔霍尔效应发现⼀百多年来,在基础和应⽤研究范围不断扩展壮⼤,反常霍尔效应、整数霍尔效应、分数霍尔效应、⾃旋霍尔效应和轨道霍尔效应等相继被发现,并构成了⼀个庞⼤的霍尔效应家族。

1985年克利青、多尔达和派波尔因发现整数量⼦霍尔效应,荣获诺贝尔奖;1998年诺贝尔物学理奖授予苏克林、施特默和崔琦,以表彰他们发现了分数量⼦霍尔效应。

高中物理面试霍尔效应教案

高中物理面试霍尔效应教案

高中物理面试霍尔效应教案
教学目标:
1. 了解霍尔效应的基本原理和应用
2. 能够描述霍尔效应在实际中的应用,并能够解决相关问题
3. 实验验证霍尔效应,并能够分析实验结果并得出结论
教学步骤:
一、导入(5分钟)
通过提问引入霍尔效应的基本概念,让学生思考并提出自己对于霍尔效应的理解。

二、讲授霍尔效应(15分钟)
1. 介绍霍尔效应的基本原理和现象
2. 讲解霍尔效应的公式以及相关参数的定义
3. 分析霍尔效应在实际中的应用,如测量电流、磁场强度等
三、实验演示(20分钟)
1. 老师进行霍尔效应的实验演示,让学生观察实验现象
2. 学生根据实验数据进行相关计算,并分析实验结果
四、小组讨论(15分钟)
1. 学生分组讨论实验结果和结论
2. 学生自由发言,分享对于霍尔效应的理解和应用
五、总结与评价(5分钟)
1. 总结本节课的内容,强调霍尔效应的重要性和应用
2. 回顾学生对于霍尔效应的理解,并对学生的表现进行评价
六、作业布置(5分钟)
布置相关作业,让学生对霍尔效应进行更进一步的了解和思考
教学资源:
1. 实验器材:霍尔元件、电源、磁铁等
2. 讲义和实验报告模板
教学评估:
1. 学生的发言和讨论情况
2. 学生实验数据的准确性和分析能力
3. 学生对于霍尔效应的理解和应用能力
教学反思:
1. 霍尔效应是一个较为抽象和复杂的概念,需要通过实验演示和互动讨论来加深学生的理解和应用能力
2. 需要鼓励学生积极参与讨论,提高他们的学习兴趣和主动性。

霍尔效应实验讲义

霍尔效应实验讲义

霍尔效应及其应用实验(FB510A型霍尔效应组合实验仪)(亥姆霍兹线圈、螺线管线圈)实验讲义杭州精科仪器有限公司实验一 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,这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的,后被称为霍尔效应。

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,而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、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,将有更广泛的应用前景。

掌握这一富有实用性的实验,对日后的工作将有益处。

【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”消除副效应的影响,测量试样的S H I ~V 和M H I ~V 曲线。

3.确定试样的导电类型。

【实验原理】1.霍尔效应: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H E 。

如图1所示的半导体试样,若在X 方向通以电流S I ,在Z 方向加磁场B ,则在Y 方向即试样A A '- 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。

电场的指向取决于试样的导电类型。

对图1(a )所示的N 型试样,霍尔电场逆Y 方向,(b )的P 型试样则沿Y 方向。

即有)(P 0)Y (E )(N 0)Y (E H H 型型⇒>⇒<显然,霍尔电场H E 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HE e ∙与洛仑兹力B v e ∙∙相等,样品两侧电荷的积累就达到动态平衡,故有B v e E e H ∙∙=∙ (1) 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。

1霍尔效应及其应用实验讲义

【实验名称】霍尔效应及其应用 【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 线。

3 •确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

【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:F g =ev B(1) 其中e 为载流子(电子)电量, V 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。

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。

电场的指向取决于试样的导电类型。

N 型半导体的多数载流子为电子,P型半导体的多数载流子为空穴。

对N 型试样,霍尔电场逆 Y 方向,P 型试样则沿Y 方向,有其中E H 为霍尔电场强度。

V H _ I S 和 V H — I M 曲Is (X)、B (Z )E H (Y) ::: 0 E H (Y) 0(N型)(P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F g 方向相反的横向电场力: F E =eE H(2)F E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 E H 与洛仑兹VB 相等,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有eE H =eVB(3)3.结合电导率的测量,求载流子的迁移率□设试样的宽度为b ,厚度为d ,载流子浓度为n ,则电流强度I s 与的V 关系为Is = n evbd(4)由(3)、(4)两式可得1VH= E H b=ISB 二 R H ! 1SBned dd(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。

霍尔效应实验探究教案

霍尔效应实验探究教案标题:霍尔效应实验探究教案一、引言霍尔效应是电磁学中一种重要的现象,指的是在导体中有电流通过时,如果垂直于电流方向施加一个磁场,将会产生电势差。

这一效应不仅在理论上有重要的意义,也在实际应用中有广泛的用途。

为了帮助学生深入了解和掌握霍尔效应的原理和实验方法,本教案将针对霍尔效应实验进行探究。

二、实验目的本实验的主要目的是通过观察和测量霍尔效应,理解其原理,并学会使用霍尔效应测量磁场强度的方法。

三、实验器材1. 直流电源2. 多用途电表3. 磁场强度测量仪器4. 导线5. 霍尔元件和测试电路四、实验步骤1. 将实验器材准备齐全,并按照实验电路图进行连接。

2. 在实验过程中,注意安全操作,遵守实验守则。

五、实验原理霍尔效应是由美国物理学家霍尔在1857年首次发现并描述的。

当导体中有电流通过时,如果垂直于电流方向产生一个磁场,磁场将对流体中的载流子施加一个力,导致电子在导体中聚集,形成一个带正电荷和带负电荷的区域,从而引起导体横向的电势差。

这种电势差就是霍尔电势。

六、实验过程1. 按照实验步骤进行实验器材和电路的连接。

2. 将导线连接到直流电源和霍尔元件上,并将多用途电表连接到霍尔元件的输出端。

3. 调节实验电路,使得电流和磁场强度保持在一定范围内。

4. 分别测量不同电流和磁场强度条件下的霍尔电势差。

5. 记录实验数据,并进行数据分析。

七、实验结果分析根据实验所得数据,可以绘制电流与霍尔电势差的曲线图,进一步分析它们之间的关系。

可以观察到,当电流和磁场强度发生变化时,霍尔电势差也会随之变化。

同时,可以利用实验数据计算、验证霍尔系数的大小。

八、实验结论通过本实验,我们深入了解了霍尔效应的原理,并学会了使用霍尔效应测量磁场强度的方法。

实验结果表明,电流和磁场强度对霍尔电势差有重要影响,并且可以通过实验数据计算出霍尔系数的值。

九、教学反思本实验设计合理、步骤简单,有助于学生理解霍尔效应的原理和实验方法。

霍尔效应实验报告优秀4篇

霍尔效应实验报告优秀4篇实验四霍尔效应篇一实验原理1.液晶光开关的工作原理液晶的种类很多,仅以常用的TN(扭曲向列)型液晶为例,说明其工作原理。

TN型光开关的结构:在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶,液晶分子的形状如同火柴一样,为棍状。

棍的长度在十几埃(1埃=10-10米),直径为4~6埃,液晶层厚度一般为5-8微米。

玻璃板的内表面涂有透明电极,电极的表面预先作了定向处理(可用软绒布朝一个方向摩擦,也可在电极表面涂取向剂),这样,液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里;电极表面的液晶分子按一定方向排列,且上下电极上的定向方向相互垂直。

上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用,趋向于平行排列。

然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直,所以从俯视方向看,液晶分子的排列从上电极的沿-45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿+45度方向排列,整个扭曲了90度。

理论和实验都证明,上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质,即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时,偏振方向会旋转90度。

取两张偏振片贴在玻璃的两面,P1的透光轴与上电极的定向方向相同,P2的透光轴与下电极的定向方向相同,于是P1和P2的透光轴相互正交。

在未加驱动电压的情况下,来自光源的'自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光,该线偏振光到达输出面时,其偏振面旋转了90°。

这时光的偏振面与P2的透光轴平行,因而有光通过。

在施加足够电压情况下(一般为1~2伏),在静电场的作用下,除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外,其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。

于是原来的扭曲结构被破坏,成了均匀结构。

从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转,保持原来的偏振方向到达下电极。

这时光的偏振方向与P2正交,因而光被关断。

由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过,加上电场的时候光被关断,因此叫做常通型光开关,又叫做常白模式。

例说霍尔效应的五类应用

如果是型半导体载流子是相当于带正电的粒子据左手定则可判断出空穴向下偏转从而得出型半导体载流子为电子逆着电流的方向定向移动在磁场中受到洛伦兹力的作用也是向下的从而有四制造霍尔传感器以霍尔效应原理制造的霍尔元件霍尔集成电路霍尔组件通称为霍尔效应磁敏传感简称霍尔传感器
张玉成
例说霍尔效应的五类应用
霍 尔效 应是 美国 物理 学 家霍 尔 ( A. H . H all, 1855 1938) 于 1879 年在研究金属的导 电机制时发现的, 属磁电效应的一种. 如图 1 所 示: 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 U H , 这一现象称为霍尔效应 , 其中 电势差 U H 叫做霍尔电 压. 霍尔效 应可解 释如 下: 外 部磁场 的洛 伦兹 力使运动的电子聚集在 导体板的 一侧 , 在 导体 板的另一侧会出现多余的正电荷 , 从而形成电 场, 电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静 电力 . 当静电力与洛 伦兹力达到平衡时, 导体 板两侧之间就会形成稳定的电势差 . 进一步的 观察实验还指出: 霍尔电压 U H 的大小与磁感 应强度 B 和电流强度 I 的大小均成正比 , 而与 金属板的宽度 d 成反比, 即 UH = K IB , 式中比 d 例系数 K 称为霍尔系数 . 后来研究发现半导体、 导电流体等也有霍 尔效应, 且半导体的霍尔效 应比金属强得多. 利用这种效应制成的各种霍尔元件 , 广泛地应 用于工业自动化技术、 检测技术及信息处理等 方面 , 下面结合例题探讨霍尔效应的应用. 一、 测量载流子浓度 导体单位 体积内电子的 个数叫做 载流子 的浓度, 根据霍尔电压产生的公式 U H = K I B d 以及在外加磁场中 测量的霍尔电 压可以判断 传导载流子的浓度 . 半导体的载流子浓度远比
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9.石英片;
10.起偏片;11.会聚透镜; 12.钠光灯光源
测量采用半荫法,钠光灯发出的光经起偏片 后成为平面偏振光,在半波片(劳伦特石英片) 处产生三分视场。检偏片与刻度盘连在一起,转 动度盘调节手轮即转动检偏片,可以看到三分视 场各部分的亮度变化情况。
a.>或<零度视场 b.零度视场 c.<或>零度视场 d.全亮视场
(5)将盛满已知浓度(共四种)或未知浓度(一种) 糖溶液的试管依次放入仪器内,重调目镜使a、b 区域分界线清晰,再旋转检偏器使视场亮度均匀 且较暗,如图2(b)所示的状态,从刻度盘上左 右窗口记下相应的角度;
(6)由偏振光被旋转的方向确定物质的旋光性(左旋 还是右旋);
【实验原理】
偏振光通过某种物质后,其振动面将以光的
传播方向为轴线转过一定的角度 ,这种现象 叫做旋光现象。旋转的角度 称为旋光度。
【实验仪器】
5
4 3 2 1
6 7 8 9 10 11 12
1. 底座; 2.度盘调节手轮; 3.刻度盘;
4 .目镜; 5.度盘游标;
6.物镜;
7.检偏片; 8.测试管;
3.霍尔效应与材料性能的关系
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。
半导体迁移率高,电阻率适中,是制造霍尔 元件较理想的材料,由于电子的迁移率比空穴迁 移率大,所于霍尔元件多采用N型材料。
霍尔电压的大小与材料的厚度成反比,薄膜 型的霍尔元件的输出电压较片状要高得多。
旋光仪读数示意图
【实验内容】
a.>或<零度视场 b.零度视场 c.<或>零度视场 d.全亮视场
图2 零度视场的分辨
(1)接通电源并开启仪器电源开关,约5分钟后钠光灯 发光正常,就可以开始工作;
(2)调节旋光仪的目镜,使视场中 a、b 区域及分界线 十分清晰;转动检偏器,观察并熟悉视场明暗变化 的规律;
(1)测 VH IS 曲线 ( IM 0.700A) K B =
KGS/A
IS (mA)
1.00
V1(m V ) B, IS
V2 (m V )
B, IS
V3(mV )
B,IS
V4 (m V )
B, IS
VHV1V2 4V3V4(mV)
1.20 1.40
1.60
1.80
2.00
(2) 测 VH IM 曲线 ( Is 2.00mA )
I S ( m A ) V1(mV)(IS) V2(mV( ) +IS)V 12(V1 V2) i
0.14
0.16
0.18
1 3
i
(4)求 R H ,并判断霍尔元件的导电类型
RH0(或 VH0)时,所用霍尔元件的导电 类型是P型,反之为N型 。
(5)求载流子浓度 n
n 1 RH e
(6)求载流子的迁移率
霍尔效应及其应用
汪礼胜
【实验目的】
研究霍尔效应的基本特性
(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)测绘霍尔元件的 V H I S 和VH IM 曲线; (3)确定霍尔元件的导电类型,测量其霍尔
系数、载流子浓度以及迁移率。
【实验原理】 1 .霍尔效应
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 E H 。
(a)
(b)
(a)载流子为电子(N型);(b)载流子为空穴(P型)
2.如何判断样品的导电类型
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 点电位低于 点的电
位,则 为负,样品属N型;反之则为P型。
(a)载流子为电子(N型);(b)载流子为空穴(P型)
(3)熟悉角游标尺的读数方法,记录最大仪器误差;
a.>或<零度视场 b.零度视场 c.<或>零度视场 d.全亮视场
图2 零度视场的分辨
(4)检查仪器零位是否准确,即在仪器未放试管时,将 旋光仪调到图2(b)所示的状态,看到视场两部分 亮度均匀且较暗时,记下刻度盘上左右两游标窗口 上的相应读数,作为零位读数;
V3V4 4
(2)电导率 的测量
通过A、C电极进行测量,设A、C间的距离为 l ,
样品的横截面积为S=bd ,流经样品的电流为IS ,在 零磁场下,若测得A、C间的电位差为 (V 即 V)A C
由下式可求得: I S l V bd
【实验仪器】
图2 霍尔效应实验仪
【实验内容及数据处理】
RH
注意事项: 1. 测试仪开机、关机前将 I S 和 I M 旋钮逆时针转到
底,防止输出电流过大;
2. I S 和 I M 接线不可颠倒,以防烧坏样品;
1.3. 查看V 时,I S 不宜过大,以免数字电压表超量
程,通常取 I S 为0.15mA左右。
旋光现象及应用
【实验目的】
1、观察了解线偏振光通过旋光物质的旋光现象; 2、了解旋光仪的结构、工作原理及其使用方法; 3、学会用旋光仪测糖溶液的旋光率和浓度;
IM (A )
0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
V1(m V ) B, IS
V2 (m V )
B, IS
V3(mV )
B,IS
V4 (m V )
B, IS
VHV1V2 4V3V4(mV)
பைடு நூலகம்3)测电导率 ( I M 0)
d 0 .0 5 c m ; b 0 .4 0 c m ; l 0 .4 0 c m ; IS l V b d
图2 零度视场的分辨
将装有一定浓度的某种溶液的试管放入旋光仪后, 由于溶液具有旋光性,使平面偏振光旋转了一个角度, 零度视场便发生了变化,转动度盘调节手轮,使再次 出现亮度一致的零度视场,这时检偏片转过的角度就 是溶液的旋光度。
为了避免刻度盘的偏心差,在游标盘上相隔180 度对称地装有左右两个游标,测量时两个游标都读数, 取其平均值。
VH
RH
IsB d
【实验方法】 (1)霍尔电压的测量方法
为消除附加电压带来的误差,采用电流和磁场
换向的对称测量法。即在规定了电流和磁场正、反
方向后,分别测量下列四组 V A A
B, IS
V AA V1
B, IS
VAA V2
B, IS
VAA V3
B, IS
VAA V4
VH
V1V2
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