霍耳效应的应用.doc

华南农业大学 工程学院实验报告 班级： 姓名： 学号： 1、 实验名称霍耳效应的应用2、 实验目的1、 了解霍尔效应产生原理。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测量长直螺旋管轴向磁感应强度及分布。4、学习用对称交换测量法(异号法)消除负效应产生的系统误差。3、 实验仪器YX-04型霍尔效应实验仪4、 实验原理霍尔效应从本质上讲运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用，产生偏转而引起材料表面电势不同。对于图中所示的半导体试样，若在X方向通以电流Is在z方向上加以磁场B则在Y方向即试样AA电极两侧开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场。电场指向取决于试样的导电类型。显然，该电场阻止载流子继续向侧面漂移。当载流子受横向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： (1)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(2)由（1）、（2）两式可得：比例系数称为霍尔系数，它是反映霍尔效应强弱的重要参数，只要测出以及知道和d可用下列计算：霍尔系数：8 载流子浓度：迁移率：电导率：由VH的符号判断样品的导电类型：判断的方法是按图一所示的电流和磁场的方向，若测得的VH 的值是正值，样品属N型，否则，为P型。判断时一定要注意到电流、磁场和霍尔电压的值必同时为正时才成立。5、 实验步骤1、 测量试样的和曲线：(1) 、连接测试仪和实验仪之间相应的、和各组连线，及换向开关投向上方，表明和均为正值，反之为负值。、切换开关投向上方测，投向下方测。(2) 、对测试仪进行调零。将及换向开关打开，、切换开关投向上方。若显示不为零，可通过面板左下方小孔的“调零”电位器实现调零，即。(3) 测绘曲线。将实验仪的、切换开关投向上方，测试仪的“功能切换”置，保持不变（），测绘曲线。(4) 、测绘曲线。将实验仪的、切换开关投向上方，测试仪的“功能切换”置，保持不变（），测绘曲线。2、 用公式法求解电导率。将实验仪的、切换开关投向下方，“功能切换”置。在零磁场下，取，测量。注意不能取过大，以免太大，超过量程（此时首位数码显示1，后三位数码熄灭）。用公式求解电导率。3、 确定样品的导电类型。将实验仪的三组双刀开关都投向上方。取，测量大小和极性，判断样品导电类型。6、 记录数据、表格1、保持值不变测绘曲线：（mA） V1（mV） V2（mV） V3（mV） V4（mV） IS B IS B IS B IS B 1.00-3.573.47-3.463.59-3.521.50-5.385.22-5.205.40-5.302.00-7.196.96-6.957.20-7.082.50-8.978.69-8.688.99-8.833.00-10.7510.42-10.4010.77-10.594.00-14.3613.90-13.8814.37-14.132、保持值不变测绘曲线：(A) V1（mV） V2（mV） V3（mV） V4（mV） IS B IS B IS B IS B0 0.30-5.485.10-5.085.45-5.280.40-7.196.85-6.847.21-7.020.50-8.978.63-8.618.98-8.800.60-10.7310.39-10.3810.75-10.560.70-12.5112.16-12.1512.51-12.330.80-14.2713.92-13.9214.29-14.10 3、在零磁场下，取,测 4、确定样品的导电类型，大小和极性： 大小为-7.20mV，极性为负，故为P型半导体。7、 结果处理、作图1、 计算值：(1)、用霍耳效应测量并计算值：与呈线性关系，偏差故用最小二乘法可求与呈线性关系，偏差又，已知故用最小二乘法可求(2) 、计算n，、。载流子浓度电导率迁移率8、 思考题1、 如何精确测量霍耳效应？本实验采用什么方法消除各种附加电压？2、 磁场不恰好与霍尔片的法线一致，对测量结果有何影响？答：由，当磁场与霍尔片的法线一致时，受力达到最大；当磁场与霍尔片的法线不一致时，故受力变小，最终导致内部形成的上下电场减小，电势差减小，算的变小。3、 能否用霍耳元件片测量交变磁场？若能，怎样测量？答：由于霍尔电压建立的时间很短(约10-12-10-14s)，故加在霍尔元件上的电流也可以是交变的，产生的霍尔电压也是交变,此时上式仍成立，只是式中的,应是有效值。4、 如何根据I,B和的方向判断所测样品为N型半导体还是P型半导体？答：将实验仪的三组双刀开关都投向上方，即和取正，测。若，则为P型半导体，若，则为N型半导体。5、 请根据欧姆定律推导出。答：电阻率，电阻的定义式为，决定式为，故:电导率。6、