(科大奥锐实验平台)霍尔元件实验报告(实验满分,内含实验数据截图)
霍尔效应实验报告霍尔效应仿真实验报告
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s H I V -，M H I V -曲线了解霍尔电势差H V 与霍尔元件控制（工作）电流s I 、励磁电流M I 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s I （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s I 相反的X 负向运动。
由于洛伦兹力L f 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E f 的作用。
随着电荷积累量的增加，E f 增大，当两力大小相等（方向相反）时，L f =-E f ，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H E ，相应的电势差称为霍尔电压H V 。
设电子按均一速度V 向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛伦兹力为L f =-e V B式中e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。
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。
霍尔效应实验报告数据处理结果
霍尔效应实验报告数据处理结果一、实验介绍本实验是通过测量霍尔电压来研究材料的电导率和载流子浓度。
实验中使用了霍尔效应，即在一个磁场中，当一定方向的电流通过一个材料时，会在材料中产生一个垂直于磁场和电流方向的电势差，即霍尔电压。
通过测量霍尔电压和外加磁场强度，可以计算出材料的电导率和载流子浓度。
二、实验步骤1. 准备工作：将霍尔片放置在恒温水槽中，调节恒温水槽温度为室温。
2. 测量样品几何尺寸：使用卡尺测量样品长度、宽度和厚度，并记录下来。
3. 连接实验装置：将示波器、稳压源、数字万用表等设备连接好。
4. 测试样品初始状态：将待测试样品放入恒温水槽中，并让其与水槽达到相同温度后进行测试。
5. 测试霍尔电压：调节稳压源输出电压并记录下来，在不同的磁场强度下分别测量样品上的霍尔电压，并记录下来。
6. 数据处理：根据测量结果计算出材料的电导率和载流子浓度。
三、数据处理1. 计算霍尔电压：根据实验中测量得到的电压值和磁场强度，可以计算出霍尔电压。
公式为：UH = KBI，其中UH为霍尔电压，K为比例常数，B为磁场强度，I为通过样品的电流。
2. 计算电导率：根据欧姆定律和材料几何尺寸可以计算出样品的电阻率ρ。
公式为：ρ = RA/LW，其中R为样品阻值，A为样品截面积，L 为样品长度，W为样品宽度。
根据电导率定义式σ = 1/ρ即可得到材料的电导率。
3. 计算载流子浓度：根据霍尔效应理论可以得到载流子密度n =1/qRH，其中q为元电荷量（1.6×10^-19 C），RH为霍尔系数。
载流子浓度p可以通过n和半导体中空穴密度p0（或自由电子密度n0）之间的关系推出。
p = p0 - n（或n0 - n）。
四、结果分析通过实验测量和数据处理可以得到材料的电导率和载流子浓度，这些数据可以用来研究材料的性质和应用。
例如，通过比较不同材料的电导率和载流子浓度可以评估它们的导电性能，从而选择最适合的材料用于特定的应用中。
霍尔元件测磁场实验报告
霍尔元件测磁场实验报告实验目的：本实验旨在通过使用霍尔元件测量磁场的方法，掌握霍尔元件的工作原理，了解霍尔元件在磁场中的应用，以及掌握实验仪器的使用方法。
实验仪器和材料：1. 霍尔元件。
2. 恒流电源。
3. 万用表。
4. 磁铁。
5. 直流电源。
6. 导线。
7. 实验台。
实验原理：霍尔元件是一种利用霍尔效应的器件，当霍尔元件置于磁场中，并通过其上通过一定方向的电流时，会在垂直于电流方向和磁场方向的方向上产生电压。
这个电压称为霍尔电压，其大小与电流、磁场的大小和方向均有关系。
通过测量霍尔电压的大小，可以确定磁场的强度。
实验步骤：1. 将霍尔元件固定在实验台上，并接入恒流电源和万用表。
2. 将磁铁放置在霍尔元件的周围，调整磁铁的位置和方向，使得磁场垂直于霍尔元件上的电流方向。
3. 通过调节恒流电源的电流，记录不同电流下霍尔电压的数值。
4. 移动磁铁，改变磁场的强度，记录不同磁场强度下霍尔电压的数值。
5. 分析实验数据，得出霍尔元件在不同磁场和电流下的霍尔电压与磁场强度的关系。
实验结果：通过实验数据的记录和分析，我们得到了霍尔元件在不同磁场和电流下的霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
实验结果表明，霍尔电压与磁场强度呈线性关系，且与电流大小无关。
这与霍尔效应的工作原理相符合。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了霍尔元件的工作原理和应用，掌握了霍尔元件测磁场的方法。
实验结果表明，霍尔电压与磁场强度呈线性关系，这为我们进一步研究和应用霍尔元件提供了重要的参考。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，我们发现磁场的不均匀性会对实验结果产生影响。
为了解决这一问题，我们可以采用更加均匀的磁场源，或者对实验数据进行修正处理。
实验的局限性和改进方向：本次实验中，我们只是简单地测量了霍尔元件在垂直磁场中的霍尔电压，而未考虑其他方向上的磁场对霍尔元件的影响。
在今后的实验中，我们可以进一步研究霍尔元件在不同方向上的磁场中的表现，以及对霍尔元件的灵敏度进行改进。
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，曲线了解霍尔电势差与霍尔元件控制（工s H I V -M H I V -H V 作）电流、励磁电流之间的关系。
s I M I 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（称为控制电s I 流或工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流相反的X 负向运动。
s I 由于洛伦兹力的作用，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，L f 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的作用。
随着电荷积累量的增加，增大，当E f E f 两力大小相等（方向相反）时，=-，则电子积累便达到动态平衡。
这时在A 、B 两端L f E f 面之间建立的电场称为霍尔电场，相应的电势差称为霍尔电压。
H E H V 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V =-e BL f V 式中e 为电子电量，为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。
霍尔效应实验报告结果分析
霍尔效应实验报告结果分析1. 引言霍尔效应是指当电流通过一均匀导体时，如果导体处于磁场中，将会在导体的横向产生电势差。
这一现象被广泛应用于传感器、电流测量等领域。
本文旨在分析霍尔效应实验的结果，通过实验数据的统计和分析来探究霍尔效应的特性。
2. 实验方法2.1 实验器材•直流电源•电流表•万用表•磁铁•霍尔元件•多用途实验台2.2 实验步骤1.将霍尔元件固定在多用途实验台上。
2.将直流电源连接到霍尔元件的输入端，调节电流值为一定值。
3.测量通过霍尔元件的电流值，并记录下来。
4.在霍尔元件的附近放置磁铁，调节磁铁的位置和磁场强度。
5.测量霍尔元件产生的横向电势差，并记录下来。
3. 实验结果分析3.1 电流和电势差的关系首先，我们将对电流和电势差之间的关系进行分析。
通过实验数据的统计，我们绘制了以下表格和图表：电流（A）电势差（V）0.2 0.50.4 1.00.6 1.50.8 2.01.02.5电流和电势差关系图电流和电势差关系图从上表和图中可以看出，电流和电势差之间存在一定的线性关系。
随着电流的增加，电势差也呈线性增加。
这符合霍尔效应的基本特性，即电势差与电流成正比。
3.2 磁场强度对电势差的影响接下来，我们将分析磁场强度对电势差的影响。
通过实验数据的统计，我们绘制了以下表格和图表：磁场强度（T）电势差（V）0.2 0.50.4 1.00.6 1.50.8 2.01.02.5磁场强度对电势差的影响图磁场强度对电势差的影响图由上表和图可见，磁场强度对电势差的影响并不明显。
无论磁场强度如何变化，电势差基本保持不变。
这说明在本实验中，磁场强度对电势差的影响较小。
4. 结论通过实验数据的统计和分析，我们得出以下结论：1.霍尔效应的基本特性是电势差与电流成正比。
2.在本实验中，磁场强度对电势差的影响较小，电势差基本保持不变。
以上是对霍尔效应实验结果的分析和总结，通过实验数据的统计和图表的展示，我们对霍尔效应的特性有了更深入的了解。
霍尔效应实验报告参考_图文
霍尔效应实验报告参考_图文一．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.测量霍尔元件的曲线，了解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系。
3.学习用对称测量法消除副效应的影响，测量试样的和曲线。
4.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二．实验仪器设备TH-H 型霍尔实验组合仪由试验仪和测试仪组成1.实验仪：本实验仪由电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件组成。
C型电磁铁，给它通以电流产生磁场。
二维移动标尺及霍尔元件；霍尔元件是由N型半导体材料制成的，将其固定在二维移动标尺上，将霍尔元件放入磁铁的缝隙之中，使霍尔元件垂直放置在磁场之中，在霍尔元件上通以电流，如果这个电流是垂直于磁场方向的话，则在垂直于电流和磁场方向上导体两侧会产生一个电势差。
三个双刀双掷闸刀开关分别对励磁电流，工作电流霍尔电压进行通断和换向控制。
右边闸刀控制励磁电流的通断换向。
左边闸刀开关控制工作电流的通断换向。
中间闸刀固定不变即指向一侧。
2.测试仪测试仪有两组独立的恒流源，即“输出”为0～10mA给霍尔元件提供工作电流的电流源，“输出”为0～1A为电磁铁提供电流的励磁电流源。
两组电流源相互独立。
两路输出电流大小均连续可调，其值可通过“测量选择”键由同一数字电流表进行测量，向里按“测量选择”测，放出键来测。
电流源上有Is调节旋钮和Im调节旋钮。
直流数字电压表用于测量霍尔电压，本实验只读霍尔电压、所以将中间闸刀开关拨向上面即可。
当显示屏上的数字前出现“—”号时，表示被测电压极性为负值。
一．实验的基本构思和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伦兹力作用而引起的偏转。
由于带电粒子（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集，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
然而在产生霍尔效应的同时，因伴着多种副效应，以致实验测得的两极之间的电压并不等于真的值，而是包含着各种副效应引起的附加电压，因此必须设法消除。
霍尔效应实验报告(带数据)
曲阜师范大学实验报告实验日期：2020.5.23 实验时间：8：30-12：00姓名：方小柒学号：**********实验题目：霍尔效应一、实验目的：本实验的目的是通过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度，以及了解霍尔效应测试中的各种负效应及消除方法。
二、实验仪器：QS-H霍尔效应组合仪，小磁针，测试仪。
霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱。
用它来测量霍尔效应中霍尔电压、样品的不等位电势等参数。
它由励磁恒流源、数字电流表、数字毫伏表、样品工作恒流源等构成。
由于测试仪上的励磁电流、样品工作电流调节器为两个多圈电位器，容易损坏，在实验过程中调节时应不要太快，旋到尽头时忌继续用力，否则会造成仪器的损坏。
三、实验内容：将测试仪上输出，输出和输入三对接线柱分别与实验台上对应接线柱连接。
打开测试仪电源开关，预热数分钟后开始实验。
1.保持不变，取＝0.450A，取0.50,1.00……,4.50mA，测绘-曲线，计算。
2.保持不变，取＝4.50mA，取0.050,0.100……,0.450A，测绘-曲线。
3.在零磁场下，取=0.1mA，，测。
4.确定样品导电类型，并求载流子浓度n ,迁移率,电导率（1/Ω·cm）。
电子的迁移率，表示每秒钟每伏特电压下电子的运动范围大小。
用来描述载流子在电场下运动的难易程度，其定义是：在弱电场作用下，载流子平均漂移速率与电场强度的比值。
它的量纲是速度除以电场强度，常用的单位是。
四、实验原理：1.通过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置如图1和图2所示。
将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极、上施加电流I时，薄片内定的作用。
向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力FB(1)图1 实验装置图（霍尔元件部分）图2 电磁铁气隙中的磁场的方向均沿着x方向，在洛伦兹力的无论载流子是负电荷还是正电荷，FB作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片、两侧产生一个电位差,,形成一个电场E。
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（科大奥锐实验平台）霍尔元件实验报告（实验满分，内含实验数据截图）
学生姓名XXX 学号XXX 成绩系（院）别电气与机械工程学院专业电气及其自动化班级XXX 课程名称大学物理实验日期2020 年 5 月 1 1 日组别合作者实验室物理仿真实验平台实验台号指导教师XXX 实验名称＿＿霍尔效应测量磁场＿实【实验目的】 1. 了解霍耳效应的物理图像及其副效应产生原理。
2. 学习利用对称测量消除副效应的测量磁场方法
3. 学习用“对称测量法”消除付效应影响。
4 4 。
根据霍尔电压判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度。
1. 【仪器设备】模拟平台上的霍尔效应测量仪。
下图为实际图样：
【实验原理】 1 1 、通过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置如图所示。
将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B 的方向沿z 轴方向) ) ，当沿y 方向的电极 A 、、 A 上施加电流I 时，薄片内定向移动的载流子( ( 设平均速率为v ) 受到洛伦兹力FB 的作用：
FB = = qvB ；
(1) 无论载流子是负电荷还是正电荷，FB 的方向均沿着x 方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片 B B 、 B 两侧产生一个电位差VH , 形成一个电场E E 。
电场使载流子又受到一个与FB 方向相反的电场力 FE = = qVFqEb (2) 其中 b 为薄片宽度，FE 随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时
E FE 即即 qVH = = qvBb (3) 这时在 B B 、 B 两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压 VH 称为霍尔电压，电极 B B 、 B 称为霍尔电极。
另一方面，射载流子浓度为n, 薄片厚度为 d d ，则电流强度Im 与v 的关系为：
I m = = bdnqv 。
R 称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。
根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。
I m 称为控制电流。
若I m 、K H 已知，只要测出霍尔电压 VH ，即可算出磁场 B 的大小；并且若知载流子类型(n 型半导体多数载流子为电子， P 型半导体多数载流子为空穴 ), 则由VH 的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。
2 2 、霍尔效应实验中的付效应：
在实际应用中，伴随霍尔效应经常存在其他效应。
例如实际中载流子迁移速率u ，服从统计分布规律，速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力，向霍尔电场作用力方向偏转，
速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力，向洛伦兹力方向偏转。
这样使得一侧告诉载流子较多，相当于温度较高，而另一侧低速载流子较多，相当于温度较低。
这种横向温差就是温差电动势VE ，这种现象称为爱延豪森效应。
这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，，如果采用交流电，则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立，
平顶山学院电气与机械工程学院实验报告可以减小测量误差。
此外，在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差，这是因为霍尔电极B、B’不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。
由于目前生产工艺水平较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡(图-1 中电位器 R 1 )。
我们可以通过改变I S 和磁场 B 的方向消除大多数副效应。
具体说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I S 和 B 组合的V BB’ ,即＋B， +I V BB’ =V 1 -B，+I V BB’ =-V 2 -B，-I V BB’ =V 3 ＋B， -I V BB’ =-V 4
【实验过程】一、验证霍尔电压VH 与工作电流Im 、霍尔电压VH 与磁场 B B （ B n I M B0I M ）即与I M 的关系。
1 1 、将测试仪上I M 输出， I m 输出和VH 输入三对接线柱分别与实验台上对应接线柱连接。
打开测试仪电源开关，预热数分钟后开始实验。
2 2 、保持I M 不变，取I M = = 400mA ，Im = = 、、 ... ，将数据填入表 1 1 ，测绘VH I m 曲线，并
计算B0 n 即B0 ； 3 3 、保持I m 不变，取I m ，I M 取、、、、、，将数据测绘VH I M 曲线； 4 4 、在零磁场下 B B= = 0 ，取I I m= ，测VBC ；【原始记录】（如下图所示，均为模拟实验平台上测量）
【数据处理】如图，绘制出图线图形，根据图形写出表达式：
【结果分析】 1 1 、霍耳元件质脆、引线易断，实验时要注意不要碰触或振动霍耳元件。
2 2 、霍耳元件的工作电流 IH 有一额定值，超过额定值后会因发热而烧毁，实验时要注意实验室给出的额定值，一定不要超过。
3 3 、螺线管励磁电流有一额定值，为避免过热和节约用电，在不测量时应立即断开电源。
4 4 、消除负效应的影响要注意 V1 、 V2 、 V3 、 V4 的方向定义。
5 5 、在所得的数据结果中，发现每项与理论值之间有偏差，但是总体在误差范围之内，试验成功！【问题讨论】 1. 若磁场不恰好与霍尔元件片的法线一致，对测量结果有何影响，如何用实验方法判断 B B 与元件法线是否一致？答：
磁感线与霍尔元件发现不一致i bai 说明磁感线与霍尔元件
不垂u du 直，i zhi 这样在测量元件电位差时会导致测量值不是最大电 dao位差，即 v v 偏小，而 b=v/ki ，所以 b b 会偏小。
在稳恒磁场中慢慢旋转元件，当输出电压最大时，元件法线方向与磁场方向一致。
2. 能否用霍尔元件片测量交变磁场？答：不可以。