霍尔效应实验数据及曲线
(完整版)大学物理实验报告系列之霍尔效应
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。
实验十六 霍尔效应测量磁场_北大物院普物实验报告
±
������������������
=
������ ������������
=
(14.42
±
0.05)mV
⋅
mT−1
⋅
A−1
3. 根据 2 中计算的������������和������������，计算������，并作磁化曲线图
将由
������
=
������������ ������������������������
������������(mV) 32.22 32.19 32.13 32.11 32.09 32.06 32.05 32.04 32.03 32.02 32.01 31.99 31.98 31.97 31.97 31.97
������(mT) 223.4 223.2 222.8 222.7 222.5 222.3 222.3 222.2 222.1 222.1 222.0 221.8 221.8 221.7 221.7 221.7
2
������������������ )
+
������������ (������������������
2
������������������ )
+
������������ (������������������
2
������������������ )
且有σKH = 0.05mV ⋅ mT−1 ⋅ A−1, ������������������ = 0.09mA，σUH = 0.07mV，可得到 ������������ = 5mT
做出������ − ������图线如下：
表格 5
31.96 31.95 31.94 31.92 31.9 31.87 31.83 31.76 31.67 31.51 31.23 30.81 29.77 27.73 23.94 19.00 14.91 11.96 9.68 8.22 7.03 6.08 5.35 4.77 4.25 3.89 3.48 3.16 2.88 2.65 2.43 2.26 1.90 1.57 1.29
霍尔效应与霍尔元件数据处理范例
霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例1．霍尔元件的不等位电势差测定（1）表一：霍尔元件不等位电势差与工作电流数据表（0MI =）（2）在坐标纸上作出不等位电势差与工作电流的关系曲线。
V /m VI s /mA图1：不等位电势差与工作电流的关系曲线2．励磁电流一定，霍尔元件灵敏度测定（仪器公差取数字仪表显示数据末位的5倍，如霍尔工作电流示值误差：0.05S I m mA ∆=；霍尔电压示值误差：0.05H V m mV ∆=；励磁电流示值误差：0.005M I m A ∆=）⑴ 霍尔电压与霍尔电流关系测试数据表：表二： 霍尔电压与霍尔电流关系数据表格（HS V I -）,500M I mA =⑵ 利用逐差法计算霍尔元件灵敏度及其不确定度（0.683p =）。
H HH S S V V KI B I B∆==∆⋅ a ）利用逐差法计算H V ∆的平均值及不确定度估算（该部分逐差法计算可用数据处理软件的逐差法进行计算）7182931041151261.750.26 1.49, 2.010.50 1.51,2.260.76 1.50, 2.51 1.00 1.51,2.76 1.26 1.50, 3.01 1.50 1.51H H H H H H H H H H H H V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-= 1.50H V mV ∆=某次测量的标准偏差：0.0082H V S mV ∆=，平均值的标准偏差：0.0033HV S mV ∆=肖维涅系数6 1.73n c c ==， 1.730.00820.014186H n V c S mV ∆*=*= 根据肖维涅准则（坏值条件：*i HH H n V V V c S ∆∆-∆>）检验无坏值出现。
H V ∆不确定度估算：1.110.00330.0037HA vp V u t S mV ∆==⨯=, （0.683p =）0.029B pu k mV ∆=== （0.683p =） 0.029H V u mV ∆===0.0290.01931.50H H V V Hu E V ∆∆===∆ b ）S I ∆的不确定度估算（该部分计算也可用数据处理软件的逐差法进行计算）1.50S I mA ∆=0.029S pu k mA I ∆=== （0.683p =） 0.0290.01931.50S S I I Su E I ===∆ （0.683p =） c ）磁感应强度B 及其不确定度的计算螺线管参数：线圈匝数N=1800匝，有效长度2L ＝181mm ，等效半径R ＝21mm18002181N n L mm== ()()01/21/2222201/21/2222201/222721/22232222410/18000.50020.02100.09056.08710M M Mu nI x L x L B R x L R x L u N I L L L R L R L u N I R L N A AmTπ--⎛⎫+- ⎪=- ⎪⎡⎤⎡⎤ ⎪+++-⎣⎦⎣⎦⎝⎭⎛⎫- ⎪=- ⎪⨯⎡⎤⎡⎤++⎣⎦⎣⎦⎝⎭=⎡⎤⨯+⎣⎦⨯⨯⨯=⎡⎤⨯+⎣⎦=⨯0.0029M I pu k A ∆=== （0.683p =） 0.00290.00580.500M M I B I Mu E E I ==== （0.683p =）d ）霍尔元件灵敏度的计算31.50164/1.50 6.08710H H H S S V V mVK mV mA T mA TI B I B -∆====⋅⨯⨯∆100%100% 2.7%H K E ===0.0271645/H H K K H u E K mV mA T =⨯=⨯=⋅所以霍尔元件的灵敏度为：()1645/H K mV mA T =±⋅,(0.683p =) 2.7%H K E =3．霍尔工作电流一定，励磁电流与霍尔电压关系测试⑴ 表三：霍尔电压与励磁电流关系测试数据表格(H M V I -)，3s I mA =⑵ 用坐标纸绘制H M V I -关系曲线.0100200300400500123V H /m VI M /mA图2：H M V I -关系曲线（H M V I -关系曲线，横坐标每格10mA ，纵坐标每格0.1mV ）⑶ 用图解法确定霍尔元件的灵敏度及不确定度（0.683p =）。
霍尔效应的实验报告数据处理
霍尔效应的实验报告数据处理摘要：本实验使用霍尔效应仪测量了铜片在不同磁场强度下的霍尔电压，并结合了铜片尺寸，磁场大小的相关数据，分析计算出铜片的电阻率与载流子浓度。
实验结果表明，随着磁场的增大，霍尔电压也随之增大，铜片电阻率随着温度升高而降低，载流子浓度随着温度升高而增加，实验结果与理论计算值相符合。
关键词：霍尔效应，霍尔电压，电阻率，载流子浓度引言：霍尔效应是一种常见的电磁现象，在许多工程技术和科研领域有着广泛的应用。
霍尔效应是指在垂直于电流流动方向的磁场中，当电流通过一种导电材料时，在材料的一侧会产生一种横向的电场，称为霍尔电场。
这种现象被称为霍尔效应，且霍尔电场的大小与磁场强度，材料的形状和电导率有关。
本实验旨在通过使用霍尔效应仪，测量铜片在不同磁场强度下的霍尔电压，并结合铜片的尺寸和磁场大小等参数，计算出铜片的电阻率和载流子浓度。
通过实验结果的比较和分析，可以加深对霍尔效应的理解，并验证霍尔效应的相关理论。
实验部分：1. 实验仪器本实验使用的主要仪器是霍尔效应仪，包括霍尔电压计和外磁场控制器。
还需要一个铜片样品和一个恒流源。
2. 实验步骤(1) 将铜片固定在霍尔效应仪中心的样品夹具上，并连接外部电源。
(2) 调节外磁场控制器，控制外磁场强度在0到1.5 T之间变化，记录各个磁场强度下铜片的霍尔电压值。
(3) 固定外磁场强度，在不同电流强度下测量铜片的电阻，并计算出电阻率。
(4) 通过公式计算铜片的载流子浓度。
3. 实验数据处理(1) 数据记录通过调节外磁场控制器，在0到1.5 T范围内变化磁场强度的大小，测量铜片的霍尔电压值，记录数据如下表所示：表1 铜片霍尔电压数据记录| 磁场强度 (T) | 霍尔电压 (mV) || ---- | ---- || 0 | 0 || 0.1 | 0.03 || 0.2 | 0.06 || 0.3 | 0.1 || 0.4 | 0.13 || 0.5 | 0.16 || 0.6 | 0.19 || 0.7 | 0.22 || 0.8 | 0.24 || 0.9 | 0.27 || 1.0 | 0.3 || 1.1 | 0.32 || 1.2 | 0.35 || 1.3 | 0.38 || 1.4 | 0.41 || 1.5 | 0.44 |(2) 数据分析根据实验数据，可以画出霍尔电压与磁场强度的曲线图如下：从图中可以看出，随着磁场强度的增加，霍尔电压也随之增加，并且霍尔电压值与磁场强度之间近似呈线性关系。
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告引言：霍尔效应是指当电流通过垂直于电流方向的导电体时，会产生横向电势差（Hall voltage）。
通过研究霍尔效应，可以了解材料的电性质，并在磁传感器、霍尔元件等领域得到应用。
本实验旨在通过测量霍尔效应的相关参数，深入了解其原理和特性。
实验材料与仪器：1. 霍尔片：选用精确的霍尔片，并保证其表面电阻低于10 Ω；2. 磁铁：用于产生磁场，保证其磁场均匀且稳定；3. 恒流源：用于提供稳定的电流；4. 毫伏表：用于测量霍尔电压；5. 恒温槽：用于控制实验环境温度。
实验原理：当电流通过霍尔片时，由于霍尔片内产生的洛伦兹力，电子受力方向与电流方向成正交关系，从而形成电子在导电体中的漂移运动。
此过程中，电子受力方向受磁场和电荷载流方向的共同作用。
当磁场、电流和电子漂移方向垂直时，会在导体一侧产生电势差，即霍尔电压。
实验步骤：1. 将霍尔片固定在实验台上，并将磁铁与霍尔片垂直放置；2. 连接恒流源，并设置电流大小；3. 通过毫伏表测量霍尔电压，并记录；4. 重复步骤2和3，改变电流大小，记录相应的霍尔电压；5. 在实验过程中，保持实验环境温度恒定，使用恒温槽进行控制。
实验数据及结果：按照上述步骤进行实验，依次记录不同电流值下的霍尔电压。
随后，根据实验数据绘制电流与霍尔电压之间的关系曲线图，并进行数据分析。
分析与讨论：通过实验数据的分析，我们可以得到以下几个结论：1. 霍尔电压与电流存在线性关系，电流越大，霍尔电压也越大；2. 霍尔电压与磁场的关系是非线性的，且磁场强度越大，霍尔电压也越大；3. 霍尔电压与温度存在一定的关系，随着温度的升高，霍尔电压会变化。
以上结论验证了霍尔效应的基本原理。
当电流通过霍尔片时，受到磁场的作用，电子受到洛伦兹力的驱动，从而产生横向电势差。
而电势差的大小与电流、磁场以及温度等因素有关。
实验误差分析：在实验过程中，由于外界环境的干扰以及仪器的精度等原因，会产生一定的误差。
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验一、实验目的1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用2．测绘霍尔元件的VH —Is，VH—I M曲线，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is，磁场应强度B及励磁电流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．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
二、实验仪器霍尔效应实验仪和测试仪三、实验原理运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起偏转，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（霍尔电场），这就是霍尔效应的本质。
由于产生霍尔效应的同时，伴随多种副效应，以致实测的霍尔电场间电压不等于真实的VH值，因此必需设法消除。
根据副效应产生的机理，采用电流和磁场换向的对称测量法基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。
具体的做法是Is和B（即I M）的大小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后，依次测量由下面四组不同方向的Is和B（即I M）时的V1，V2，V3，V4，1）+I s+B V12）+I s-B V23）-I s-B V34）-I s+B V4然后求它们的代数平均值，可得：44 32 1V VVVVH-+-=通过对称测量法求得的VH误差很小。
四、实验步骤1.测量霍尔电压VH与工作电流Is的关系1）先将Is，I M都调零，调节中间的霍尔电压表，使其显示为0mV。
2）将霍尔元件移至线圈中心，调节IM =0.45A，按表中所示进行调节，测量当I M正(反)向时, I S正向和反向时的V H值填入表1，做出V H-I S曲线。
表1 VH-IS 关系测量表 IM =0.45A调节控制电流I S（mA）0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5I S 正向B正向V H（mV）-1.76 -3.52 -5.26 -7.02 -8.75 -10.50 -12.27 -14.01 -15.75 B反向 1.82 3.66 5.46 7.30 9.09 10.91 12.74 14.54 16.35I S 反向B正向-1.82 -3.66 -5.46 -7.29 -9.08 -10.90 -12.74 -14.54 -16.35 B反向 1.75 3.52 5.26 7.03 8.75 10.50 12.27 14.01 15.75绝对值平均值V H（mV） 1.79 3.59 5.36 7.16 8.92 10.70 12.50 14.27 16.052．测量霍尔电压V H与励磁电流I M的关系1）先将Is调节至4.50mA。
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告霍尔效应实验报告1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I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，分别测量以下四组不同方向的I和B组合的VH,即+B，+IVH=V1—B，+VH=-V2—B，—IVH=V3+B，-IVH=-V4VH=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.5011.174.0012.734.5014.34画出线形拟合直线图：ParameterValueError------------------------------------------------------------A0.115560.13364B3.165330.0475------------------------------------------------------------RDNP------------------------------------------------------------0.999210.183959<0.00012.保持I=4.5mA,测量Im—Vh关系VH=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.060.40012.690.45014.31ParameterValueError------------------------------------------------------------A0.133890.13855B31.50.49241------------------------------------------------------------RDNP------------------------------------------------------------0.999150.190719<0.0001根本满足线性要求。
霍尔效应实验报告
霍尔效应与应用设计摘要：随着半导体物理学的迅速发展，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。
本文主要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。
关键词：霍尔系数，电导率，载流子浓度。
一．引言【实验背景】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，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，而且随着电子技术的发展，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。
【实验目的】1． 通过实验掌握霍尔效应基本原理，了解霍尔元件的基本结构；2． 学会测量半导体材料的霍尔系数、电导率、迁移率等参数的实验方法和技术； 3． 学会用“对称测量法”消除副效应所产生的系统误差的实验方法。
4． 学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。
二、实验内容与数据处理【实验原理】一、霍尔效应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。
如图1所示。
当载流子所受的横电场力与洛仑兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有B e eE H v其中E H 称为霍尔电场，v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则图1. 霍尔效应原理示意图，a ）为N 型（电子） b ）为P 型（孔穴）f ef m v -e E H A /ABCI SVmA+eE Hf e f mvI Sbd ne tlbde n t q I S v =∆∆=∆∆=dB I R d BI ne b E V S H S H H =⋅=⋅=1比例系数R H =1/ne 称为霍尔系数。