霍尔元件灵敏度的测量

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霍尔元件测速原理说明及应用

霍尔元件测速原理说明及应用

霍尔元件测速原理说明及应用霍尔元件是一种具有特殊结构和特殊材料的电子元件,是由半导体材料组成的。

霍尔元件的测速原理是基于霍尔效应。

霍尔效应是指当电流通过垂直于磁场的导体时,导体两侧产生电压差。

霍尔元件利用霍尔效应,可以将电流和磁场转换为电压信号。

霍尔元件的结构一般由霍尔片和固定在霍尔片上的金属触点组成。

霍尔片一般是在P型或N型半导体上叠加一层接近绝缘的金属层,这两个结构相对于磁场磁通线垂直。

当通过霍尔元件的电流流过时,霍尔片两侧会产生电压差。

这个电压差与磁场的强度、电流的大小及方向,以及霍尔元件的几何尺寸相关。

应用方面,霍尔元件主要用于测速和位置检测。

以下是几个常见的应用示例:1.汽车速度传感器:霍尔元件可以用来检测汽车轮胎凹凸不平引起的震动,从而测量汽车的速度。

它可以代替传统的速度传感器,具有精度高、反应快和不易受环境影响等优点。

2.磁盘驱动器:霍尔元件可用于检测磁盘的转速。

通过检测旋转磁盘上的磁头是否通过霍尔元件附近的磁场来测量转速。

这对于磁盘驱动器的控制和数据读取非常重要。

3.电动机控制:霍尔元件可以用于检测电动机的转速。

通过将霍尔元件固定在电动机旋转轴上,可以通过检测每个霍尔元件通过磁场所产生的电压来测量电动机的转速。

4.位置检测:通过将霍尔元件固定在物体上,可以实时检测物体的位置。

这在一些自动控制系统中很有用,比如门禁系统、自动灯光调节和行车记录仪。

霍尔元件在工业和生活中有很广泛的应用。

它具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优点,可以实现非接触测量和控制。

随着科技的进步和应用领域的扩大,霍尔元件的应用将会更加广泛。

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量086041B班D组何韵摘要:霍尔效应是磁电效应的一种,利用这一现象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.霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法.本实验的目的在于了解霍尔效应的原理及有关霍尔器件对材料的要求,使用霍尔效应试验组合仪,采用“对称测量法”消除副效应的影响,经测量得到试样的V H—I M和V H—I S曲线,并通过实验测定的霍尔系数,判断出半导体材料试样的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数.关键词:霍尔效应hall effect,半导体霍尔元件semiconductor hall effect devices,对称测量法symmetrical measurement,载流子charge carrier,副效应secondary effect美国物理学家霍尔(Hall,Edwin Herbert,1855-1938)于1879年在实验中发现,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.霍尔的发现震动了当时的科学界,许多科学家转向了这一领域,不久就发现了爱廷豪森(Ettingshausen)效应、能斯托(Nernst)效应、里吉-勒迪克(Righi-Leduc)效应和不等位电势差等四个伴生效应.在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍耳效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖.之后,美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert ughlin,1950-)、施特默(Horst L. St rmer,1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应,这个发现使人们对量子现象的认识更进一步,他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖.最近,复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究.“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言,之后被实验证实.这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一.如果这一效应在室温下工作,它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生.目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下.一、霍尔效应的原理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伦兹力作用而引起的偏转.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,即霍尔电场E H ,这个现象被称为霍尔效应.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’电极两侧因一号电荷的聚集而产生附加电场.电场的指向取决于式样的导电类型,如图1示.霍尔电场E H 阻止载流子继续向侧面偏移,平衡时载流子所受电场力等于洛仑兹力B v e eE H =得B v E H =其中v 为载流子在电流方向的平均漂移速率.设试样宽b(y 方向的长度)厚d (z 方向的长度),载流子浓度为n ,则I S =nbd v e 得nbdeI v S=,由此得到, dBI ne nde B I b E V S S H H 1===. V H 与I S B 乘积成正比,与试样厚度d 成反比,比例系数R H =1/ne 称为图1E H <0, N 型E H >0, P 型霍尔系数,是反映材料霍尔效应强弱的重要参数.)/(1034C cm BI dV R S H H ⨯=,其中磁场单位用T. 2. R H 与其他参数的关系(1) 由R H 的符号判断导电类型:三元组(I S ,B,E H )满足右手螺旋法则,则导电类型为N 型,反之为P 型. (2) 由R H 求载流子的浓度:假定所有载流子的漂移速度相同,则eR n H 1=.若考虑载流子的统计分布,须引入3π /8的修正因子.(3) 结合电导率σ求载流子的迁移率μ.由σ=ne μ得μ=|Rh|σ.3. 霍尔效应与材料性能为得到较大的霍尔电压,根据其产生原理,可以采取下述方法: (1) 关键是选取R H 较大的材料,而R H =μρ(其中ρ为电阻率),金属导体μ和ρ都很小,不良导体ρ较大,但μ太小,都不适合做霍尔元件.只有半导体μ和ρ大小适中,是制作霍尔元件的较理想材料.由于电子的迁移率比空穴的迁移率大,一般霍尔元件采用N 型材料.(2) 其次是减小d ,因此常用薄膜型霍尔器件.一般,用霍尔灵敏度)mV/(mA.T)(1nedK H =来表示器件的灵敏度.二、霍尔效应的副效应上述推导是从理想情况出发的,实际情况要复杂得多,在产生霍尔电压H V 的同时,还伴生有四种副效应,副效应产生的电压叠加在霍尔电压上,造成系统误差.为便于说明,画一简图如图2所示.(1)爱廷豪森(Ettingshausen)效应引起的电势差E V .由于电子实际上并非以同一速度v 沿X 轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温差,产生温差电动势E V .E V 的正负与I 和B 的方向有关.(2)能斯托(Nernst)效应引起的电势差N V .焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流.与霍尔效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差N V .若只考虑接触电阻的差异,则N V 的方向仅与B 的方向有关. (3)里吉-勒迪克(Righi-Leduc)效应产生的电势差R V .在能斯托效应的热扩散电流的载流子由于速度不同,一样具有爱廷豪森效应,又会在3、4点间形成温差电动势R V . R V 的正负仅与B 的方向有关,而与I 的方向无关.(4)不等位电势差效应引起的电势差0V .由于制造上困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一条等势线上.因此,即使未加磁场,当I 流过时,3、4两点也会出现电势差0V . 0V 的正负只与电流方向I 有关,而与B 的方向无关.x综上所述,在确定的磁场B 和电流I 下,实际测出的电压是H V 、E V 、N V 、R V 和0V 这5种电压的代数和. 根据副效应的性质,采用电流和磁场换向的对称测量法,尽量消减它们的影响.具体做法如下:① 给样品加(+B 、+I )时,测得3、4两端横向电压为1V =H V +E V +N V +R V +0V ;② 给样品加(+B 、-I )时,测得3、4两端横向电压为2V =-H V -E V +N V +R V -0V ;③ 给样品加(-B 、-I )时,测得3、4两端横向电压为3V =H V +E V -N V -R V -0V ;④ 给样品加(-B 、+I )时,测得3、4两端横向电压为4V =-H V -E V -N V -R V +0V ;由以上四式可得1V —2V +3V -4V =4H V +4E VH V =41(1V —2V +3V -4V )-E V通常E V 比H V 小得多,可以略去不计,因此霍尔电压为H V =41(1V —2V +3V -4V ).三、 具体实验过程实验采用霍尔实验组合仪,给定的霍尔元件长l=1.5mm, 宽b=1.5mm, 厚d=0.2mm,KH=184mV/(mA.T).1.首先根据仪器性能,连接测试仪与试验以之间的各种连线,注意接线对应连接.2.实验中使用换向开关改变电源正负极的连接从而改变电流和磁场的方向,可以实现对称测量.在作V H—I S曲线和V H—I M曲线时,使用控制变量法.3.将测试仪的功能切换置于“V H”.当I M=500mA(磁感应强度B)保持不变时,调整I S,用换向开关改变电流和磁场的方向,测1V,2V,3V,4V.列表记录数据如下:作V H—I S曲线注意到随着B和I S 的方向的改变,测得的1V,2V,3V,4V大小不同,这是由于霍尔效应的副效应引起的,最后用44 32 1V VVVVH-+-=得到可消除副效应对结果的影响.4.当I S=3.00mA保持不变时,调整I M ,再次用换向开关改变电流和磁场的方向,测1V,2V,3V,4V列表记录数据如下:I M (A)V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV)44321VVVVVH-+-=(mv)+B, +I S +B, -I S -B, -I S -B, +I S0.100 -2.11 0.35 -0.35 2.11 -1.23 0.150 -2.71 0.95 -0.95 2.71 -1.83 0.200 -3.32 1.57 -1.56 3.32 -2.440.250 -3.93 2.17 -2.17 3.93 -3.05 0.300 -4.54 2.78 4.55 -2.78 -3.66 0.350 -5.16 3.40 -3.40 5.16 -4.28 0.400 -5.77 4.01 -4.01 5.77 -4.89 0.450 -6.39 4.62 -4.62 6.39 -5.50 0.500-7.005.24-5.247.00-6.12作V H —I M 曲线判断霍尔片的导电类型:当I S >0,I M >0时,V H 小于零 ,则霍尔片为N 型半导体。

霍尔效应灵敏度kh值

霍尔效应灵敏度kh值

霍尔效应灵敏度kh值霍尔效应灵敏度kh值是描述霍尔元件对磁场灵敏度的一个重要参数。

在应用中,我们经常需要根据具体的应用需求选择合适的霍尔元件,而kh值就是评估霍尔元件灵敏度的重要参考指标之一。

我们来了解一下霍尔效应。

霍尔效应是指当电流通过金属或半导体材料时,如果材料中存在垂直于电流方向的磁场,那么在材料两侧会产生一种电势差,这种现象被称为霍尔效应。

而霍尔元件则是利用霍尔效应来实现磁场测量的一种器件。

霍尔效应的灵敏度可以通过kh值来表示,kh值定义为在单位磁感应强度下霍尔电压的变化率,通常以mV/T为单位。

kh值越大,说明霍尔元件对磁场的灵敏度越高,即单位磁感应强度下霍尔电压的变化越大。

在实际应用中,kh值的选择取决于所测量磁场的强度范围以及所需的测量精度。

如果需要测量较小的磁场强度,就需要选择具有较高kh值的霍尔元件,以提高测量的灵敏度。

反之,如果测量范围较大,对精度要求较低,可以选择kh值较小的霍尔元件。

kh值还与霍尔元件的几何尺寸和材料特性有关。

一般来说,小尺寸的霍尔元件具有较高的kh值,因为其电流分布较为均匀,磁场作用效果较好。

而材料的特性如载流子浓度、迁移率等也会影响kh值。

高载流子浓度和迁移率的材料通常具有较高的kh值,因为它们能够有效地感受到磁场的作用。

在实际选择霍尔元件时,除了考虑kh值外,还需要考虑其他因素,如工作温度范围、响应时间、线性度等。

不同的应用场景可能对这些参数有不同的要求,因此在选择霍尔元件时需要综合考虑。

总结一下,霍尔效应灵敏度kh值是评估霍尔元件对磁场灵敏度的一个重要参数。

kh值越大,说明霍尔元件对磁场的灵敏度越高。

在选择霍尔元件时,需要根据具体应用需求选择合适的kh值,同时还需要考虑其他因素如工作温度范围、响应时间等。

通过合理选择霍尔元件,我们可以实现对磁场的准确测量和控制。

大一下物理实验【实验报告】 霍尔效应的研究及利用霍尔效应测磁场

大一下物理实验【实验报告】 霍尔效应的研究及利用霍尔效应测磁场

东南大学物理实验报告姓名学号指导老师日期座位号报告成绩实验名称:霍尔效应的研究及利用霍尔效应测磁场目录预习报告...................................................2~5 实验目的 (2)实验仪器 (2)实验中的主要工作 (2)预习中遇到的问题及思考 (3)实验原始数据记录 (4)实验报告…………………………………………6~12 实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………预习报告实验目的:1.了解霍尔效应的基本原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。

2.了解霍尔效应及其消除办法。

3.确定试样的导电类型,载流子浓度以及迁移率。

4.利用霍尔效应测量磁场,并研究载流线圈组的磁场分布。

实验仪器(包括仪器型号):实验中的主要工作:1.霍尔效应的研究:(1)、测量霍尔元件的灵敏度;(2)、测量半导体材料的电导率;(3)、确定所用霍尔元件的电导类型,计算霍尔系数R,载H流子浓度n及载流子迁移率 。

2.利用霍尔效应测磁场:(1)、根据仪器的使用方法调整好测磁实验仪;(2)、测定一对共轴线圈轴线上的磁场分布;(3)、测量长直螺线管轴线上的磁场分布。

①取I=10mA和适当的I M,测量螺线管轴线磁场上的分布,做B-X曲线,并分析结果②测定B=CI M中螺线管常数C预习中遇到的问题及思考:1.霍尔效应实验中有哪些副效应?通过什么方法消除它?答:霍尔元件通常为一矩形薄片,由于材料本身的不均匀以及电压输出的对称性,会在电极位置产生不等位电势差,在研究固体的导电性质时还发现一些热电、热磁效应伴随着霍尔效应一起出现,这样实验中从A、A`测得的电压U并不等于真实的霍尔电压,而是包含了由各种副效应引起的虚假电压。

一般来说附加电压的正负与霍尔原件工作电流及磁感应强度B的方向有关,可以采用对称测量法进行修正。

霍尔传感器测量方法

霍尔传感器测量方法

霍尔传感器测量方法1. 霍尔传感器简介霍尔传感器是一种测量磁场强度的电子设备,通常用于测量物体的位移、速度和位置等物理量。

该传感器利用霍尔效应,在磁场中沿器件通电方向的正交方向上产生电位差,从而实现对磁场的测量。

2. 霍尔传感器类型目前市面上常见的霍尔传感器主要有线性霍尔传感器和角度霍尔传感器两种类型。

线性霍尔传感器通常用于测量物体的位移和速度等,而角度霍尔传感器则适用于测量物体的角度位置信息。

3. 霍尔传感器测量原理霍尔传感器的测量原理主要基于霍尔效应。

当将一个导电物品(如铜线)放在磁场中时,这个物体沿磁场方向在两端会出现电场差(电势差),这种现象称为霍尔效应。

引入实验条件后简单来讲就是:将霍尔元件(霍尔晶体管)放置于磁场中,由于磁场的作用,霍尔元件会在一个方向上堆积电荷,产生一定的电势差。

这个电势差与磁场强度成正比,可以通过测量电势差的大小来得到磁场强度的值。

4. 霍尔传感器测量方法在使用霍尔传感器时,需要通过接线将传感器与测量仪器相连。

此外,还需要将传感器放置在被测物体的表面或近距离接近被测物体。

当磁场作用于传感器时,传感器将会产生一个电势差信号。

使用测量仪器来测量这个信号的大小,就可以得到磁场强度的数值。

根据不同的应用需求,可以使用不同的测量仪器来进行精度更高的测量。

5. 霍尔传感器的优势霍尔传感器具有很高的灵敏度和线性度,能够快速响应磁场信号,同时也具有很好的可靠性和稳定性。

此外,霍尔传感器不受温度和湿度等环境因素的影响,因此在不同环境下都能够获得较好的测量精度。

同时,霍尔传感器还具有很小的体积和重量,适用于小型化、轻量化的应用领域。

6. 霍尔传感器的应用领域目前,霍尔传感器已经被广泛应用于汽车、机械制造、电子、医疗、环保等多个领域。

在汽车领域,霍尔传感器可用于测量车速、发动机转速、车辆加速度和制动效果等信息;在机械领域,霍尔传感器可用于测量机械部件的运动状态和位置信息;在电子领域,霍尔传感器可用于测量电流、电压等电学量;在医疗领域,霍尔传感器可用于监测心率和血压等生物信息;在环保领域,霍尔传感器可用于监测水质和空气质量等环境信息。

实验二 霍尔系数和电阻率的测量

实验二  霍尔系数和电阻率的测量

实验二 霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中,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,这个现象称为霍尔效应。

随着半导体物理学的发展,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,还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。

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,测量并绘制试样的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(电子和空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。

对于图2.1 (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I S ,在Z 方向加磁场B ,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力:B v e F g (2.1)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,载流子发生偏移,则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷,在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ,形成相应的附加电场E H ——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(a) (b) 图2.1 样品示意图I S (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。

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量实验报告

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量实验报告

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量实验报告实验目的:1. 了解霍尔效应的基本原理及其在霍尔元件中的应用;2. 学习使用霍尔元件测量磁场强度和电流的方法;3. 掌握测量霍尔元件输出电压与磁场强度、电流之间的关系。

实验器材:1. 霍尔元件;2. 恒流源;3. 磁场调节装置;4. 数字多用表。

实验原理:霍尔效应是指当载流子在导体中受到垂直于电流方向的磁场力作用时,在导体横向产生电场差,进而产生电势差。

这一效应被应用在霍尔元件中,通过测量霍尔元件的输出电压,可以间接测量磁场强度和电流。

实验步骤:1. 将恒流源的正极和负极分别连接到霍尔元件的两个引脚上;2. 将数字多用表的电压测量端口连接到霍尔元件的输出引脚上;3. 将磁场调节装置放置在霍尔元件附近,通过调节磁场的强度,使其垂直于电流方向;4. 打开恒流源,调节电流的大小;5. 在不同的电流和磁场强度下,记录霍尔元件的输出电压。

实验数据处理:1. 将实验记录的电流和霍尔元件的输出电压整理成表格;2. 绘制电流和霍尔元件输出电压的关系曲线;3. 利用最小二乘法拟合曲线,得到电流和输出电压之间的线性关系;4. 根据线性关系,计算出霍尔元件的灵敏度和霍尔系数。

实验结果与讨论:根据实验数据处理的结果,可以得到霍尔元件的灵敏度和霍尔系数。

实验还发现,在磁场强度较小的情况下,霍尔元件的输出电压与磁场强度呈线性关系;当磁场强度较大时,输出电压可能存在饱和现象,即不再随磁场强度的增大而线性增加。

结论:通过本次实验,我们成功测量了霍尔元件的基本参数,包括灵敏度和霍尔系数。

同时,我们也验证了霍尔元件输出电压与磁场强度、电流之间的关系,进一步加深了对霍尔效应的理解。

这些实验结果对于霍尔元件的应用和相关工程设计具有重要的参考价值。

霍尔元件 标准

霍尔元件 标准

霍尔元件标准
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,可以用于测量磁场和电流。

以下是霍尔元件的主要参数:
1. 灵敏度:霍尔元件的输出电压与输入磁场强度的比值,单位为mV/mT。

2. 线性范围:输入的磁场强度在一定范围内,输出电压与输入磁场强度成线性关系。

3. 响应速度:霍尔元件对磁场变化的响应速度,单位为ms。

4. 温度稳定性:霍尔元件在不同温度下的输出电压变化率,单位为mV/℃。

5. 长期稳定性:霍尔元件在长时间工作后的输出电压变化率。

此外,霍尔元件还有不同的材料和尺寸可供选择,以满足不同的应用需求。

例如,常用的半导体材料N型硅、N型锗、锑化铟、砷化铟和不同比例亚
砷酸铟和磷酸铟组成的In型固溶体等。

其中N型锗容易加工,其霍尔常数、温度性能、输出线性都较好,应用非常普遍。

在使用霍尔元件时,需要注意以下几点:
1. 避免在强磁场或高温环境中使用,以免影响其性能。

2. 安装时要保证其与磁铁或导磁材料之间的气隙均匀,以免影响测量精度。

3. 在使用前应先进行校准,以确保测量结果的准确性。

4. 在使用过程中要定期检查其工作状态,及时发现并处理问题。

总之,选择合适的霍尔元件需要考虑其参数、应用环境和实际需求等因素。

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五、实验数据记录与处理(列表记录数据并写出主要处理过程)
图1:I1=1.845mA R0=9.5Ω
图2:I2=1.847mA I3=1.251mA R1=2000Ω R1’=3000Ω
解方程组得r=98.99Ω
图3:R1=4000Ω I=0.965mA IM= =0.963mA
图4:R1=200Ω I万=0.698mA Is=0.698+6.98=7.678mA
图5、图6:R2=13111.5Ω I万=0.002mA R=R万98.99Ω U=0.02*98.99=1.98V
六、实验分析与讨论
1.霍尔元件电流端电阻数百欧姆,其工作电流不能超过10mA,以免损坏霍尔元件,应详细计算出各个电路中保护电阻的大概数值之后进行测量。
2.霍尔电极不对称,两极间有附加的不等电位差,应多次测量,取平均值来消除该误差,但是因为实验时间有限,因此只测量一次,存在误差。
西北工业大学
设计性基础物理实验报告
班级:11051401姓名:日期:2016.05.27测量置于螺线管中部霍尔元件的灵敏度。
二、实验仪器(名称、型号及参数)
可调直流双路输出稳压电源一台(E1:0-5V E2:0-20V)
数字式万用表(限用直流电流2mA量程档)
未知阻值的电阻R0
3.由于焊点之间接触电阻不同导致焊点之间温度不同,由能斯特方程,会在两板间形成附加的电势差,引起实验误差。
直流多值电阻箱3个(只有R1阻值准确)
TH-S螺线管磁场实验仪
单刀单掷开关、导线
三、实验原理
1.霍尔效应
任何导体中通过电流时,若存在垂直于电流方向的磁场,则导体内部产生与电流和磁场方向都垂直的电场。
2.测量计算方法
当霍尔电场力与洛伦兹力平衡时,霍尔片中载流子不再迁移,霍尔片上下两个平面间会形成霍尔电压,且霍尔电压与电场强度成正比,流过器件的霍尔电流与电子定向运动速度成正比,则
UH=KHISB
其中KH为比例系数,即霍尔元件的灵敏度。
3.不等位电位差可以通过取霍尔电压平均值来消除。
四、实验内容与方法
1、测量未知电阻R0、万用表内阻r
如图1连接线路,取U=4V,R1=2KΩ,测量I1,取下R0,替换为R2,,调节数值使万用表读数与前一致,则R2数值为R0。
如图2连接线路,调节R1=2KΩ,得到I2;调节R1’=3KΩ,得到I3,计算可得r。
2、测量励磁电流、霍尔电流、霍尔电压
如图3连接电路,调节R1=4KΩ,根据等势点,可得励磁电流IM。
如图4连接电路,取R1=200Ω,根据R1和万用表内阻的比例可得霍尔电流IS。
如图5连接电路,将图4和图3连接到一起,取合适的R2值使得万用表读数为0,取R=1Ω此时R两端电压为霍尔电压,使用图6电路图得到电流表示数,计算霍尔电压。
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