霍尔效应实验报告

实验报告

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实验题目: 通过霍尔效应测量磁场

实验目的: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

实验内容:

已知参数：b=4.0mm,   d=0.5mm,    =3.0mm.

          设，其中K=6200GS/A；

1.保持=0.450A不变，测绘曲线

  测量当正(反)向时, 正向和反向时的值,如下表

  做出曲线如下

  由origin得

  由和得

      

2.保持=4.50mA不变，测绘曲线

  测量当正(反)向时, 正向和反向时的值,如下表

  做出曲线如下

 

由origin得

  由和得

     

3.在零磁场下，取=0.1mA，在正向和反向时，测量

   的绝对值平均值为    =8.705mV

4.确定样品的导电类型，并求、n、σ和μ

(1)确定样品的导电类型

         控制电流和磁场方向如图所示时，电压表读数为正.可知薄片S的上表面积累正电荷,下表面积累负电荷.再根据洛沦兹力的受力规则判断,载流子受力向下,再由下表面积累负电荷知,载流子为负电荷.所以导电类型为n型.

(2)求

   由1和2知，  

(3)求n

   由得    

(4)求σ

   由得  

(5)求μ

   由得   

实验分析:

   本实验采用数字仪表控制,所以相当精确.

思考题:

(1)若磁场不恰好与霍尔元件的法线一致,对测量结果会有何影响？如何用实验的方法判断B与法线方向是否一致？

若磁场不恰好与霍尔元件的法线一致,则霍尔片通过电流时,载流子的偏转方向就会偏离法线方向,从而使测得的电位差不是真正的霍尔电位差,从而造成测量的系统误差.

朝两个方向偏转霍尔元件的方向，如果电位差都减小，说明B与法线方向一致。

(2)若霍尔元件片的几何尺寸为4mm6mm，即控制电流两端距离为6mm，而电压两端距离为4mm，问此霍尔元件能否测量面积为5mm5mm的气隙的磁场？

可以.因为此时两个霍尔片电极都在磁场中,所以载流子仍可以偏转、积累,产生电位差.

(3)能否用霍尔元件片测量交变磁场？

可以.因为霍尔效应建立的时间极短,使用交流磁场时,所得的霍尔电压也是交变的,此时B和V应理解为有效值.

 

第二篇：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—IM曲线，了解霍尔电势差VH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IM）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IM）时的V1，V2，V3，V4，

1）+Is    +B      V1

2）+Is    -B       V2

3）-Is     -B      V3

4）-Is    +B       V4

然后求它们的代数平均值，可得：

                                                 

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，IM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IM正(反)向时, IS正向和反向时的VH值填入表1，做出VH-IS曲线。

表1      VH-IS  关系测量表       IM =0.45A

2．测量霍尔电压VH与励磁电流IM的关系

1）先将Is调节至4.50mA。

2）调节励磁电流IM如表2，分别测量霍尔电压VH值填入表2中。

3）根据表2中所测得的数据，绘出IM—VH曲线

表2      VH—IM 关系测量表      IS =4.50mA

五、实验结论

1、 当霍尔电压保持恒定，改变励磁电流时，测量得到的霍尔电压随励磁电流的增加而增加，通过作图发现二者之间也满足线性关系。

2、 当励磁电流保持恒定，改变霍尔电流时，测量得到的霍尔电压随霍尔电流的增加而增加，通过作图发现二者之间满足线性关系。

六、实验中的注意问题

1、 不要带电接线，中间改变电路时，一定要先关闭电源，再连接电路。

2、 实验完成后要整理实验仪器，先关闭电源，再将电线拆下，捋好后放在实验仪器的右侧。

3、 作图要使用铅笔，先描点，描点要清晰，然后使用平滑曲线连接各点。

七、思考题

1、 实验的原理是什么？

答：法拉第电磁感应原理。

2、 对探测线圈的要求是什么？

答：线圈面积要大小合适，太大无法反映各点磁场的情况，太小则感应电压小，不利于测量。

3、 感应法测磁场为什么不用一般的电压表？

答：因为被测量的电压是交流毫伏量级。

4、 是否能利用本方法测量稳恒磁场？

答：不能，因为根据法拉第电磁感应原理静止探测线圈在稳恒磁场中感应电动势为零。

　

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