实验18霍尔效应数据处理
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?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。
霍尔效应
V3 (mV) －IS －B
(mV) 1.00 1.50 2.00 2.50
3.00
4.00
2、测量 V 值：
V 侧，测试仪功能切换置 实验仪换向开关“V H 、 V ”投向 V
端 ，在零磁场下，取IS＝2.00mA，测量V 值。注意， V 取测量值 的绝对值。 3、测定样品的导电类型： 将实验仪三组开关全部投向上方，即使IS和B都为“+”，取IS ＝2.00mA，IM=0.600A，测量VH大小及极性，判断样品导电类型。 4、数据处理要求：
流为正，下方电流为负；
B KM IM
，
KM为正值，B的正负由IM决定； ②尽量减少电流换向次数。换向前，先 将IM电流调到零，再换向。 ③
VH V1 V2 V3 V4 4
；
表1
IS (mA) V1 (mV) ＋IS ＋B V2 (mV) ＋IS －B
VH
－IS 数据表1
V4 (mV) －IS ＋B
3、在开机、关机、 IM换向前，都应将“IM调节”旋钮逆时针方 向旋到底（即使IM＝0），然后才可通、断电源或将IM换向。 4、记录实验卡片上的相关数据以及电磁铁线包上的KM数据。 5、最后一排靠门的仪器，须按仪器上参数操作，不能用书上的参 数！
实验18 霍尔效应及其应用
一、基本公式
VH d d RH K Is B B
B KM IMபைடு நூலகம்
n 1 RH e
l IS V S
RH
1T 10000 GS
二、操作步骤
1、测绘 VH －IS曲线：
1）实验仪“ V 、 V H ”开关选V H 试仪的“功能切换”开关置 VH 。 2）保持IM=0.600A，测相应的“ VH ” 值，记入表格1，并绘制 VH 注意： ①实验仪的 IM 和 IS ，都是接到上方电 －IS曲线。 ，测
霍尔效应(含数据处理样版)
TH-H型霍尔效应实验组合仪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，这个现象是霍普斯金大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。
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。
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，还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
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。
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，将有更广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。
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。
TH-H 型霍尔效应实验组合仪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： （1）其中e 为载流子（电子）电量， 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。
B v g e F VTH-H 型霍尔效应实验组合仪（N型） 0 (Y)E （P型）0 (Y)E H H (X)、B（Z） Is <>（a ） （b ）图(1) 样品示意图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。
大学物理实验霍尔效应实验报告
大学物理实验霍尔效应实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压、霍尔电流等物理量。
二、实验原理1、霍尔效应将一块半导体薄片置于磁场中（磁场方向垂直于薄片平面），当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生横向电场，这种现象称为霍尔效应。
2、霍尔电压产生的横向电场导致在半导体薄片的两端产生电势差，这个电势差称为霍尔电压＄U_H$。
霍尔电压的大小与通过半导体薄片的电流＄I$、磁场的磁感应强度＄B$ 以及半导体薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝ K_HIB$其中，＄K_H$ 为霍尔元件的灵敏度。
3、磁场的测量若已知霍尔元件的灵敏度＄K_H$，通过测量霍尔电压＄U_H$ 和霍尔电流＄I$，就可以计算出磁感应强度＄B$，即：＄B ＝＼frac{U_H}｛K_HI}＄三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源、毫安表、伏特表等。
四、实验内容及步骤1、仪器连接按照实验仪器说明书，将霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表等正确连接。
2、调节磁场使用特斯拉计测量磁场强度，并调节磁场至所需的值。
3、测量霍尔电压（1）保持磁场不变，改变霍尔电流，测量不同霍尔电流下的霍尔电压。
（2）保持霍尔电流不变，改变磁场强度，测量不同磁场强度下的霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的霍尔电压、霍尔电流、磁场强度等数据记录在表格中。
五、实验数据处理1、以霍尔电流为横坐标，霍尔电压为纵坐标，绘制霍尔电压与霍尔电流的关系曲线。
2、分析曲线的线性关系，计算霍尔元件的灵敏度＄K_H$。
3、根据测量得到的霍尔电压和已知的霍尔电流、霍尔元件灵敏度，计算磁场的磁感应强度＄B$。
六、实验误差分析1、系统误差（1）霍尔元件的制作工艺和材料不均匀可能导致霍尔系数存在误差。
（2）测量仪器的精度有限，如直流电源的输出稳定性、电表的测量精度等。
2、随机误差（1）实验操作过程中的读数误差，如电表读数的不确定性。
霍尔效应实验报告[共8篇]
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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?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（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vhis，vhim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feeehevh/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，flfe 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isne （2）由（1），（2）两式可得 vhehl 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rh1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。
霍尔效应测磁场——数据处理
IM =
mA mV/mA 匝 空气隙的宽度 #####
k=
N=
B ≈ µ0 ⋅ N ⋅ IM = l
所选点的磁场磁感应强度 霍尔灵敏度
KH =
半导体中载流子浓度 2、 测量磁铁空气隙的磁场分布 、 励磁电流
x (mm)
k = ##### mV/(mA*T) B 3π 1 n= ⋅ = m −3 #DIV/0! 8 K H ed
#DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
x(mm)
1.0 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
VH =
1 ( V1 + V 4
2
+V
3
+ V4
)
根据表中数据作下图
VH (mV)
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
I S (mA) 1.20
你所选定的励磁电流 上述直线方程的斜率 电磁铁参数总匝数
1 ( V1 + V 4
2
+V
3
+ V4
)
B=
VH KH IS
B (T)
1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
《大学物理实验》数据处理 大学物理实验》
武汉工业学院 数理系 物理实验室 实验日期： 数据输入区 2012-3-6 计算结果区
霍尔效应实验报告
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vhis，vhim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 feeehevh/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，flfe 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isne （2）由（1），（2）两式可得 vhehlib1isbrhs （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rh1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。
【实验报告】霍尔效应实验报告
【实验报告】霍尔效应实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪器，测量霍尔电压和电流等相关物理量。
二、实验原理霍尔效应是指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，这一现象就是霍尔效应。
假设在一块矩形半导体薄片（通常为 N 型半导体）上沿 X 方向通以电流 I，在 Z 方向加上磁场 B，那么在 Y 方向上就会产生电势差 UH，这个电势差称为霍尔电压。
霍尔电压 UH 的大小与电流 I、磁感应强度 B 以及半导体薄片的厚度 d 等因素有关，其关系式为：UH ＝ KHIB/d ，其中 KH 称为霍尔系数。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪：包括霍尔元件、励磁线圈、测量电路等。
2、直流电源：提供稳定的电流和电压输出。
3、数字电压表：用于测量霍尔电压和励磁电流等。
四、实验步骤1、连接实验仪器将霍尔元件安装在实验仪的相应位置，并连接好测量电路。
接通直流电源，确保电源输出稳定。
2、测量霍尔电压调节励磁电流 IM，使其达到一定的值。
改变工作电流 IS 的大小和方向，分别测量相应的霍尔电压 UH 。
3、测量励磁电流与磁感应强度的关系保持工作电流 IS 不变，逐步增大励磁电流 IM ，测量不同 IM 对应的霍尔电压 UH 。
4、数据记录与处理将测量得到的数据记录在表格中。
根据实验数据，绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。
五、实验数据及处理以下是实验中测量得到的数据记录表格：｜工作电流 IS（mA）｜霍尔电压 UH（mV）（＋IS）｜霍尔电压 UH（mV）（IS）｜平均霍尔电压 UH（mV）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 100 ｜ 256 ｜－258 ｜ 257 ｜｜ 200 ｜ 512 ｜－510 ｜ 511 ｜｜ 300 ｜ 768 ｜－770 ｜ 769 ｜｜ 400 ｜ 1024 ｜－1026 ｜ 1025 ｜｜励磁电流 IM（A）｜霍尔电压 UH（mV）｜｜：：｜：：｜｜ 020 ｜ 128 ｜｜ 040 ｜ 256 ｜｜ 060 ｜ 384 ｜｜ 080 ｜ 512 ｜根据上述数据，绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。
大学霍尔效应实验报告
实验名称：霍尔效应实验实验日期： 2023年11月1日实验地点：物理实验室实验者： [姓名]指导教师： [教师姓名]一、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理和现象。
2. 掌握霍尔效应实验的原理和方法。
3. 通过实验测量霍尔元件的霍尔电压与霍尔元件工作电流、励磁电流之间的关系。
4. 学习利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。
5. 判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于磁场通过导体时，在导体的垂直方向上产生电动势的现象。
这一现象是由美国物理学家霍尔在1879年发现的。
根据霍尔效应，当载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用时，会发生偏转，从而在垂直于电流和磁场的方向上产生电动势。
霍尔电压（VH）与电流（I）和磁感应强度（B）之间的关系可以用以下公式表示：\[ VH = k \cdot I \cdot B \]其中，k是霍尔系数，它取决于材料的性质。
三、实验仪器1. 霍尔效应实验仪2. 电流表3. 电压表4. 励磁电源5. 磁场发生器6. 样品支架四、实验内容及步骤1. 仪器调整：按照实验仪器的说明书进行仪器调整，确保霍尔元件位于磁场中间，并且连接好所有电路。
2. 测量霍尔电压：闭合开关，调节励磁电源，使磁场达到预定的强度。
然后调节霍尔元件的工作电流，记录不同电流下的霍尔电压。
3. 测量霍尔电压与电流的关系：在不同的励磁电流下，重复步骤2，记录不同电流下的霍尔电压。
4. 测量霍尔电压与励磁电流的关系：在不同的工作电流下，改变励磁电流，记录不同励磁电流下的霍尔电压。
5. 数据处理：根据实验数据，绘制霍尔电压与工作电流、励磁电流的关系曲线。
6. 计算霍尔系数：根据实验数据，计算霍尔系数k。
7. 判断载流子类型：根据霍尔电压的符号，判断霍尔元件载流子的类型。
8. 计算载流子浓度和迁移率：根据霍尔系数和实验数据，计算载流子浓度和迁移率。
五、实验结果与分析1. 霍尔电压与工作电流的关系：实验结果表明，霍尔电压与工作电流成正比。
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实验18：霍耳效应及应用〔参考内容〕
一、实验目的：
1．了解霍耳效应实验原理
2．学习用"对称测量法"消除副效应的影响,测量实验试样〔霍尔元件〕的VH—Is曲线、
VH—IM曲线.
3．确定试样〔霍尔元件〕的导电类型〔N型或P型〕.
二、实验器材〔型号、规格、件数〕
霍耳效应实验仪〔HLD—HL--IV型〕1台、
霍耳效应测试仪〔HLD—HL--IV型〕1台〔可用2台恒流源,1台数字电压表替代〕
专用测试线6根
[仪器简介]
仪器外观图
图二 实验仪电路连接图
三、实验原理
将一导电体〔金属或半导体〕薄片放在磁场中,并使薄片平面垂直于磁场方向.当薄片纵
向端面有电流I流过时,在与电流I和磁场B垂直的薄片横向端面AA’间就会产生一电势差,
这种现象称为霍耳效应〔Hall effect〕,所产生的电势差叫做霍耳电势差或霍耳电压,用VH表
示.
霍耳效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力f洛作用而引起的偏转.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
生正负电荷集累,从而形成附加的横向电场,即霍耳电场EH.
对实验所用试样〔霍尔元件〕,在X方向通以电流Is,在Z方向加磁场B,则在Y方向有
霍耳电场EH.
当试样中载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力evB相等时,样品两侧电荷积累达到
平衡,因此有：f洛=F
横向电场力
evB=eE
H <1>
若霍尔元件几何参数如图已知,且n为载流子浓度,v为载流子在电流方
向上的平均漂移速度.有
Is=nevbd
<2>
由〔1〕〔2〕两式可得：
VH =EHb=IsB/ned
则VH =RH〔IsB/d〕<3>
Is—X方向电流 Y
IM-----IM励磁电流〔B磁场Z方向〕
RH=1/ne----霍尔系数X
VH---霍尔电压Z
由<3>式知：在外磁场不太强时,霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比,与薄片厚度成反
比.VH Is；VH IM〔B〕；VH 1/d
四．实验内容
1、 测绘试样〔霍尔元件〕VH—Is曲线
2 / 4
2、测绘试样〔霍尔元件〕VH—IM曲线
3、确定试样〔霍尔元件〕的导电类型〔N型或P型〕.
五、实验记录与数据处理
1．实验准备
：
1〕记录励磁线圈相关参数:
2〕测试仪开机前应将Is,IM调节旋纽逆时针旋到底,使其输出电流趋于最小状态,然
后开机.
3） 按图二所示电路连接图连接好实验电路.注意输出电流与输入电流的正负极性.
提醒：
本实验的器件很容易损坏,有以下几点需要特别注意：
1〕接好线路需要老师检查后方可通电,这主要是为了避免将测试仪的励磁电源"IM 输出"
误接到实验仪的"Is输入"或"VH输出"处,否则一通电,霍尔器件即被破坏！
2〕电路开、关、或功能切换时,一定要将Is、IM旋钮逆时针旋转到底,也就是把它们的
输出调为零,这主要是为了避免电压或者电流的突变对仪器、件造成破坏.
3〕霍尔片性脆易碎,电极甚细易断,实验中严禁触摸探头.
4〕关机前应再次将IS、IM调节旋钮逆时针方向旋到底,使其输出电流趋于0后,方可切断电源.
2．实验记录与数据处理
1〕测绘VH—Is曲
线
将实验仪的三组开关均向上,即在X方向通以电流Is,在Z方向加磁场B,毫伏表电压为
VCD=VH,调节IM=0.6A,保持其值不变,调节Is并记录相应的VH数据,将VH、Is数据,记于表1
中.〔表中箭头代表实验仪Is,IM双向开关向上或向下,VH是绝对值取平均〕
表1IM=0.6AIs：1.00—4.00mA
Is
+Is +B +Is -B -Is -B -Is +B
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
4.00
由表1数据〔以电压为横轴,电流为纵轴〕做实验曲线,即绘出图1〔VH—Is曲线〕
3 / 4
Is〔mA〕图1〔VH—Is曲线〕
6
5
4
3
2
1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
15
VH
结论1：由图1可知
2〕测绘VH—IM曲线：
实验仪及测试仪各开关位置不变.
调节Is =3.00mA值不变,调节IM,记录相应的VH数据,将VH、IM数据记于表2中.
表2： Is =3.00mAIM：0.300—0.800A
IM v1
+Is +B +Is -B -Is -B -Is +B
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
由表2数据〔以电压为横轴,电流为纵轴〕做实验曲线,即绘出图2〔VH—IM曲线〕
IM 图2〔VH—IM曲线〕
0.8
0.7
0.6
0.5
4 / 4
0.4
0.3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
18
VH
结论2：由图2可知
3〕
确定试样〔霍尔元件〕的导电类型〔N型或P型〕
将实验仪的三组开关均向上,即在X方向通以电流Is,在Z方向加磁场B,毫伏表电压为
VCD=V
H
取Is =2.00mA,IM =0.55A,测出VH= mV
按实验条件所测VH〔<、>〕 0,因此,试样〔霍尔元件〕的导电类型为型半导
体材料.
注：VH>0---- P型半导体材料〔空穴导电〕.
VH<0 ---- N型半导体材料〔电子导电〕.
实验结束
：
测量仪关机前应将Is,IM调节旋纽逆时针旋到底,使其输出电流趋于最小状
态,然后关机.
思考并现场抽查回答问题：
1． 霍耳电压是怎样形成的？
2． 本实验中的磁场如何建立的？怎样改变大小？
3． 换向开关的作用原理是什么？测量霍耳电压时为什么要接换向开关？
4． 可否用交流电源给霍尔片供电？为什么？
5． 解释提醒中1、2损坏仪器的具体原因.
6． 实验操作中填写表1、2为何要纵向填写？
7．为何由VH 的正负就可测定试样〔霍尔元件〕的导电类型是P型半导体材料还是N
型半导体材料,试画出简图说明.
本实验报告要求：
1. 实验报告完整、整洁、数据及图线清晰、准确、规范.
2. 数据处理按有效值计算并保留到相应位数.
3. 图线必须标明坐标〔含单位〕、实验测试点.
注：实验曲线可用坐标纸画图,也可用Origin数据处理软件由计算机做图.
4. 依实验结果完成实验结论.