霍尔效应实验报告(共8篇)

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霍尔效应实验报告_实验报告_

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霍尔效应实验报告以下是小编给大家整理收集的霍尔效应实验报告,仅供参考。

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IS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,分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B, +IVH=V1—B, +VH=-V2—B,—IVH=V3+B, -IVH=-V4VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.504.0012.734.5014.34画出线形拟合直线图:Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.11556 0.13364B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 <0.00012.保持IS=4.5mA ,测量Im—Vh关系VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.0612.690.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.13389 0.13855B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 <0.0001基本满足线性要求。

霍尔效应的研究实验报告

霍尔效应的研究实验报告

霍尔效应的研究实验报告实验报告:霍尔效应的研究摘要:本实验通过测量铜箔和σ-Fe薄膜的霍尔效应,研究磁场下的电子运动和磁场效应。

实验结果表明,在磁场的作用下,霍尔电阻Rxy的大小与电流I的正向方向、磁感应强度B及样品厚度d有关,且与样品材料的导电性质、载流子浓度n、载流子类型p、n有关。

引言:霍尔效应是指在外加磁场下,垂直于电流方向的方向会发生电势差,这种电势差所对应的电阻称为霍尔电阻。

该现象广泛应用于电子学、材料科学等领域。

本实验旨在通过实验验证霍尔效应,并深入研究磁场对电子运动和电阻的影响。

实验步骤和方法:1.制备实验样品:分别用化学方法制备铜箔和σ-Fe薄膜样品。

2.测量实验样品的电阻率:用四端子法测量样品的电阻率ρ。

3.测量霍尔效应:在磁场作用下,用直流电流源给样品加电流I,并在样品表面检测到的霍尔电势差UH作为其霍尔电阻Rxy。

4.测量实验数据:通过数据处理对实验结果进行定量分析,并进行结果分析与比较。

结果:1.铜箔和σ-Fe薄膜样品的电阻率分别为2.5×10-8 Ω·m和2.0×10-7 Ω·m。

2.在外加磁场下,两种材质的霍尔电势差UH分别变化,随磁感应强度B增大而增大。

霍尔电阻Rxy的大小与磁场强度B、电流I梦想方向、样品厚度d、载流子密度n和载流子类型p、n有关。

3.样品材质、载流子密度n、载流子类型p、n对样品的Rxy和UH的大小都有一定影响,导电性质较差、载流子密度较低的材料霍尔效应较小。

分析:1.样品的电阻率与样品材质的导电性质有关,样品的Rxy和UH与样品材料及其性质有关。

2.载流子密度n是决定材料电导率的关键因素之一,导电性质优越的材料,其载流子密度较高,霍尔电阻和霍尔电势差都会增大。

3.磁感应强度B的增大清楚样品中载流子受到的场强增大,样品中的霍尔电阻和霍尔电势差增大。

结论:本实验研究了霍尔效应的特性及其与样品的相关性,结果表明,在外加磁场下,铜箔和σ-Fe薄膜均出现了霍尔效应,其相应的霍尔电阻和霍尔电势差都与材料性质、载流子密度、磁感应强度等因素有关。

霍尔效应实验报告[共8篇]

霍尔效应实验报告[共8篇]

篇一: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。

同时,电场作用于电子的力为 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度,vh为霍尔电压,l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时,fl??fe ?vh/l (1)设霍尔元件宽度为l,厚度为d,载流子浓度为n,则霍尔元件的控制(工作)电流为 is?ne (2)由(1),(2)两式可得 vh?ehl?ib1isb?rhs (3)nedd即霍尔电压vh(a、b间电压)与is、b的乘积成正比,与霍尔元件的厚度成反比,比例系数rh?1称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,根据材料的电导ne率σ=neμ的关系,还可以得到:rh??/???? (4)式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率,即单位电场下载流子的运动速度,一般电子迁移率大于空穴迁移率,因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。

霍尔效应实验报告

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霍尔效应实验报告以下是CN人才公文网小编给大家整理收集的霍尔效应实验报告,仅供参考。

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IS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,分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B, +IVH=V1—B, +VH=-V2—B,—IVH=V3+B, -IVH=-V4VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.5511.174.0012.734.5014.34画出线形拟合直线图:Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.11556 0.13364B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 <0.00012.保持IS=4.5mA ,测量Im—Vh关系VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.3500.40012.690.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.13389 0.13855B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 <0.0001基本满足线性要求。

霍尔效应实验报告【精品】

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以下是给大家整理收集的霍尔效应实验报告,仅供参考。

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IS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,分别测量下列四组不同方向的IS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:Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.1 6 0. 64B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.999 0. 95 9 <0.00012.保持IS=4.5mA ,测量Im—Vh关系VH=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.4.790.6.900.2507.980.3009.550.35011.060.12.690.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0. 89 0. 55B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 <0.0001基本满足线性要求。

霍尔效应实验报告优秀4篇

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。

霍尔效应实验报告文章

霍尔效应实验报告文章

一、实验名称霍尔效应原理及其应用二、实验目的1. 了解霍尔效应的产生原理;2. 测量霍尔元件的输出电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流之间的关系;3. 学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法;4. 学习用对称测量法消除副效应产生的系统误差;5. 确定样品的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

三、实验原理霍尔效应是指当电流通过置于磁场中的导电材料时,在垂直于电流和磁场方向上产生电动势的现象。

这一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。

霍尔效应的基本原理可以用以下公式表示:\[ V_H = B \cdot I \cdot t \]其中,\( V_H \) 是霍尔电压,\( B \) 是磁感应强度,\( I \) 是电流,\( t \) 是载流子迁移率。

通过测量霍尔电压,可以确定样品的导电类型(n型或p型)、载流子浓度以及迁移率。

四、实验仪器与设备1. 霍尔效应实验仪;2. 直流稳压电源;3. 直流电流表;4. 直流电压表;5. 直螺线管;6. 样品支架;7. 样品(半导体材料)。

五、实验步骤1. 按照实验仪器的操作手册连接好实验电路,确保线路连接正确;2. 调节直螺线管,使霍尔元件处于磁场中心位置;3. 闭合开关,调节直流稳压电源,使电流表显示所需的电流值;4. 观察并记录霍尔电压表的读数;5. 改变直螺线管的励磁电流,重复步骤3和4,记录不同电流下的霍尔电压;6. 使用对称测量法消除副效应产生的系统误差;7. 根据实验数据,绘制霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流之间的关系曲线;8. 通过曲线分析,确定样品的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

六、实验结果与分析根据实验数据,绘制了霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流之间的关系曲线。

霍尔效应实验报告[共8篇]

霍尔效应实验报告[共8篇]

篇一: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。

同时,电场作用于电子的力为 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度,vh为霍尔电压,l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时,fl??fe ?vh/l (1)设霍尔元件宽度为l,厚度为d,载流子浓度为n,则霍尔元件的控制(工作)电流为 is?ne (2)由(1),(2)两式可得 vh?ehl?ib1isb?rhs (3)nedd即霍尔电压vh(a、b间电压)与is、b的乘积成正比,与霍尔元件的厚度成反比,比例系数rh?1称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,根据材料的电导ne率σ=neμ的关系,还可以得到:rh??/???? (4)式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率,即单位电场下载流子的运动速度,一般电子迁移率大于空穴迁移率,因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。

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篇一: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。

同时,电场作用于电子的力为 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度,vh为霍尔电压,l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时,fl??fe ?vh/l (1)设霍尔元件宽度为l,厚度为d,载流子浓度为n,则霍尔元件的控制(工作)电流为 is?ne (2)由(1),(2)两式可得 vh?ehl?ib1isbrhs (3)nedd即霍尔电压vh(a、b间电压)与is、b的乘积成正比,与霍尔元件的厚度成反比,比例系数rh?1称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,根据材料的电导ne率σ=neμ的关系,还可以得到:rh??/ (4)式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率,即单位电场下载流子的运动速度,一般电子迁移率大于空穴迁移率,因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。

当霍尔元件的材料和厚度确定时,设kh?rh/d?1/ned (5)将式(5)代入式(3)中得 vh?khisb (6)式中kh称为元件的灵敏度,它表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下的霍尔电势大小,其单位是[mv/ma?t],一般要求kh愈大愈好。

若需测量霍尔元件中载流子迁移率μ,则有 ??l(7) ?eivi将(2)式、(5)式、(7)式联立求得??kh?lis(8) lvi其中vi为垂直于is方向的霍尔元件两侧面之间的电势差,ei为由vi产生的电场强度,l、l分别为霍尔元件长度和宽度。

由于金属的电子浓度n很高,所以它的rh或kh都不大,因此不适宜作霍尔元件。

此外元件厚度d愈薄,kh愈高,所以制作时,往往采用减少d的办法来增加灵敏度,但不能认为d愈薄愈好,因为此时元件的输入和输出电阻将会增加,这对锗元件是不希望的。

应当注意,当磁感应强度b和元件平面法线成一角度时(如图2),作用在元件上的有效磁场是其法线方向上的分量bcos?,此时vh?khisbcos? (9)所以一般在使用时应调整元件两平面方位,使vh达到最大,即θ=0,图(2)vh=khisbcos??khisb由式(9)可知,当控制(工作)电流is或磁感应强度b,两者之一改变方向时,霍尔电压vh的方向随之改变;若两者方向同时改变,则霍尔电压vh极性不变。

霍尔元件测量磁场的基本电路如图3,将霍尔元件置于待测磁场的相应位置,并使元件平面与磁感应强度b垂直,在其控制端输入恒定的工作电流is,霍尔元件的霍尔电压输出端接毫伏表,测量霍尔电势vh的值。

三.主要实验仪器:1、 zky-hs霍尔效应实验仪图(3)包括电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件及引线。

2、 ky-hc霍尔效应测试仪四.实验内容:1、研究霍尔效应及霍尔元件特性①测量霍尔元件灵敏度kh,计算载流子浓度n(选做)。

②测定霍尔元件的载流子迁移率μ。

③判定霍尔元件半导体类型(p型或n型)或者反推磁感应强度b的方向。

④研究vh与励磁电流im、工作(控制)电流is之间的关系。

2、测量电磁铁气隙中磁感应强度b的大小以及分布①测量一定im条件下电磁铁气隙中心的磁感应强度b的大小。

②测量电磁铁气隙中磁感应强度b的分布。

五.实验步骤与实验数据记录:1、仪器的连接与预热将测试仪按实验指导说明书提供方法连接好,接通电源。

2、研究霍尔效应与霍尔元件特性①测量霍尔元件灵敏度kh,计算载流子浓度n。

(可选做)。

a. 调节励磁电流im为0.8a,使用特斯拉计测量此时气隙中心磁感应强度b的大小。

b. 移动二维标尺,使霍尔元件处于气隙中心位置。

c. 调节is=2.00??、10.00ma(数据采集间隔1.00ma),记录对应的霍尔电压vh填入表(1),描绘is—vh关系曲线,求得斜率k1(k1=vh/is)。

d. 据式(6)可求得kh,据式(5)可计算载流子浓度n。

②测定霍尔元件的载流子迁移率μ。

a. 调节is=2.00??、10.00ma(间隔为1.00ma),记录对应的输入电压降vi填入表4,描绘is—vi关系曲线,求得斜率k2(k2=is/vi)。

b. 若已知kh、l、l,据(8)式可以求得载流子迁移率μ。

c. 判定霍尔元件半导体类型(p型或n型)或者反推磁感应强度b的方向根据电磁铁线包绕向及励磁电流im的流向,可以判定气隙中磁感应强度b的方向。

根据换向闸刀开关接线以及霍尔测试仪is输出端引线,可以判定is在霍尔元件中的流向。

根据换向闸刀开关接线以及霍尔测试仪vh输入端引线,可以得出vh的正负与霍尔片上正负电荷积累的对应关系d. 由b的方向、is流向以及vh的正负并结合霍尔片的引脚位置可以判定霍尔元件半导体的类型(p型或n型)。

反之,若已知is流向、vh的正负以及霍尔元件半导体的类型,可以判定磁感应强度b的方向。

③测量霍尔电压vh与励磁电流im的关系霍尔元件仍位于气隙中心,调节is=10.00ma,调节im=100、200??1000ma(间隔为100ma),分别测量霍尔电压vh值填入表(2),并绘出im-vh曲线,验证线性关系的范围,分析当im 达到一定值以后,im-vh直线斜率变化的原因。

3、测量电磁铁气隙中磁感应强度b的大小及分布情况①测量电磁铁气隙中磁感应强度b的大小a. 调节励磁电流im为0—1000ma范围内的某一数值。

b. 移动二维标尺,使霍尔元件处于气隙中心位置。

c. 调节is=2.00??、10.00ma(数据采集间隔1.00ma),记录对应的霍尔电压vh填入表(1),描绘is—vh关系曲线,求得斜率k1(k1=vh/is)。

d. 将给定的霍尔灵敏度kh及斜率k1代入式(6)可求得磁感应强度b的大小。

(若实验室配备有特斯拉计,可以实测气隙中心b的大小,与计算的b值比较。

)②考察气隙中磁感应强度b的分布情况a. 将霍尔元件置于电磁铁气隙中心,调节im=1000ma,is=10.00ma,测量相应的vh。

b. 将霍尔元件从中心向边缘移动每隔5mm选一个点测出相应的vh,填入表3。

c. 由以上所测vh值,由式(6)计算出各点的磁感应强度,并绘出b-x图,显示出气隙内b的分布状态。

为了消除附加电势差引起霍尔电势测量的系统误差,一般按±im,±is的四种组合测量求其绝对值的平均值。

五.实验数据处理与分析:1、测量霍尔元件灵敏度kh,计算载流子浓度n。

根据上表,描绘出is—vh关系曲线如右图。

求得斜率k1,k1=9.9 据式(6)可求出k1,本例中取铭牌上标注的kh=47,取实验指导说明书第3页上的d=2μm据式(5)可计算载流子浓度n。

2、测量电磁铁气隙中磁感应强度b的大小取im=800ma ,则可由b=k1/kh求出磁感应强度b的大小3、考察气隙中磁感应强度b的分布情况根据上表,描绘出b-x关系曲线如右图,可看出气隙内b的分布状态。

4、测定霍尔元件的载流子迁移率μ图。

根据上表,描绘出is—vi关系曲线如右求得斜率k2已知kh、l、l(从实验指导说明书上可查出),据(8)式可以求得载流子迁移率μ。

5、测量霍尔电压vh与励磁电流im的关系表2=10.00ma根据上表,描绘出im-vh关系曲线如右图, 由此图可验证线性关系的范围。

分析当im达到一定值以后,im-vh直线斜率变化的原因。

6、实验系统误差分析测量霍尔电势vh时,不可避免地会产生一些副效应,由此而产生的附加电势叠加在霍尔电势上,形成测量系统误差,这些副效应有:(1)不等位电势v0由于制作时,两个霍尔电势极不可能绝对对称地焊在霍尔片两侧(图5a)、霍尔片电阻率不均匀、控制电流极的端面接触不良(图5b)都可能造成a、b两极不处在同一等位面上,此时虽未加磁场,但a、b间存在电势差v0,此称不等位电势,v0?isv,v是两等位面间的电阻,由此可见,在v确定的情况下,v0与is的大小成正比,且其正负随is的方向而改变。

(2)爱廷豪森效应当元件的x方向通以工作电流is,z方向加磁场b时,由于霍尔片内的载流子速度服从统计分布,有快有慢。

在达到动态平衡时,在磁场的作用下慢速与快速的载流子将在洛伦兹力和霍尔电场的共同作用下,沿y轴分别向相反的两侧偏转,这些载流子的动能将转化为热能,使两侧的温升不同,因而造成y方向上的两侧的温差(ta-tb)。

图6 正电子运动平均速度图中v?? v因为霍尔电极和元件两者材料不同,电极和元件之间形成温差电偶,这一温差在a、b 间产生温差电动势ve,ve∝ib这一效应称爱廷豪森效应,ve的大小与正负符号与i、b的大小和方向有关,跟vh与i、b的关系相同,所以不能在测量中消除。

(3)伦斯脱效应由于控制电流的两个电极与霍尔元件的接触电阻不同,控制电流在两电极处将产生不同的焦耳热,引起两电极间的温差电动势,此电动势又产生温差电流(称为热电流)q,热电流在磁场作用下将发生偏转,结果在y方向上产生附加的电势差vh且vn∝qb这一效应称为伦斯脱效应,由上式可知vh的符号只与b的方向有关。

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