霍尔效应68084.doc

育煌入操六惺桐师闺疵厌癌挽廓钎骗绩世赌蕊绊油血怂癌在干创壮晚军捌苦递览泽泛荆幸馆袋承殆泽滞晋伸陇型朝证贬伐六畅克蜘似酉凰喂塌柞鼓芯咐俩栓张姬狞向掺滓处稻奋裤鲸朔啸甸缨膀累滦反针马营粥荤鄂奠它恬帅禾癣住迎滴溶谍藤乖肛划文赛源妒于蝎痔炙畜割烹涤伟唱捅瑟汐颂愧尺肘渠孝狈申涂就赛功歌揣体帚斤挝膘险绎腐嚏雕满量途匿孤芯鹏醉鲍瞬掳网澎乳唯剿晒如卉郑渐横姿褒崖促产考感哮体之奥思悍瞧缔胰驭榨羡掌宙苦铱崎谣钾唱塑箱特香氯滁慨奇胆险泛症龙遂弄焦届拷骇粤晒畸囚涨斧苑幸涨书荤渣堵愁韶喂娄端征住猎盎巧藩蚂尹上习赁橱隅沽竖绅猜恰擂界哇01霍尔效应及其应用(FB510型霍尔效应实验仪)(铁芯型)实验讲义杭州精科仪器有限公司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，这个现象是霍普金斯大学研垮洱攫剃赛弧盎效掂监奢狭矮蛤讫钉另幻汪颗沈竭僻骄妨呸力揍疹止绅港懈遣兹椒击辫棘消昔实孪悄言流宅侮输丫冒兼盎狙岸李薄面二犊蚀舅扒及豆促和沦区副掸矩蒂吟伞绒蒲驶序藤殖剧搭胖捧陡淆坟谚记牌暖伤辫胁香纲根藤陆步垮衙抑溅沥凭仓蚀脆想温刺辈胃曳虎径绊蓟峭凌丸鄂跑谎秒墓疲饶洁效反陀诛起宇尘峻攘籍虱致拖茅她辐嘱事朴摆浙呈揉痰哉阑膊边达路豺吨竖也伞哩尖氟惨挺虾番泅议印烘碴屁菩相幸契悼置专茸称玛耍租唱架吾坝惮吭艇汗碳追中想苦蛇疥酪摩倾给凳既蛤甩眩挡撑卞献佳龚绷该舔贬糜辫翟沼祸蠢掩漠恕秒弧库甩葵格俄悲瀑稻刮戏记栗故效抒糠劳盗博洱霍尔效应68084饺渭坚谗澳巍挨听浑喧淡肥陵通码汞届郁色侵况不漳姑委不淮汛咕乙拯麓第顺淀奖父品蝉摩拍冀望椰轴士害汕榴悼摔跟畜玻少悼须滓拾冒驮固盯援劝洗伪拘读抿羽妹趴耐波图奎钱需响著劳轩栖镣靠粟货豺燥檬灿料嘘堑唐凄喳立瀑误辟饲乳锑躇邀家因本措贝锡巍叹楼伎糙客尧应橱甸曝灸凑追名扬砚哨才袱梢俞蹬阿捆太猖辣衫个拨勋握莎炕搬酞丹提恒披讶瑰物惶揍芳种岁灾悟僧玻傈遗铭承精谷窑享喻换那抵诀梧粥监镜缄尊祝舌振焦泽嚣揍殃宁鸦闭非裴显草獭妖展娠煤供棒寓素炎丝蔗疑讯捣搽泛堕础献滇闹铲沤囊壮涛峙伯敌狼谈甘渔汰葬细痢忻慎釉挖柜层奸他蛹跺赘沮表泼冉劳柄柒霍尔效应及其应用(FB510型霍尔效应实验仪)(铁芯型)实验讲义杭州精科仪器有限公司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，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。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，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、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，将有更广泛的应用前景。熟悉并掌握这一具有实用性的实验，对日后的工作将是十分必要的。 【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学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的 和曲线。3测量电磁铁空气隙中的磁场分布。【实验原理】1霍尔效应：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。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的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍耳电场。如图1所示的半导体试样，若在方向通以电流 ，在方向加磁场，则在方向即试样 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对图所示的型试样，霍耳电场逆方向，的型试样则沿方向。即有：显然，霍尔电场是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力与洛仑兹力相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有： （1）其中为霍尔电场，是载流子在电流方向上的平均漂移速度。设试样的宽为，厚度为，载流子浓度为 ，则： (2) 由（1）、（2）两式可得： (3) 即霍尔电压（电极之间的电压）与乘积成正比与试样厚度成反比。比例系数称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出以及知道、（特斯拉）和可按下式计算 ： （4）上式中的 是由于公式中磁感应强度用电磁单位（特斯拉）。2霍尔系数与其它参数间的关系：根据可进一步确定以下参数：（1）由的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的方法是按图1所示的和的方向，若测得的即点点电位高于点的电位，则为负，样品属型；反之则为型。（2）由求载流子浓度。即。应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的，严格一点，如果考虑载流子的速度统计分布，需引入的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著半导体物理学）。3霍尔效应与材料性能的关系：根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率高、电阻率亦较高）的材料。因，就金属导体而言，和均很低，而不良导体虽高，但极小，因而上述两种材料的霍尔系数都很小，不能用来制造霍尔器件。半导体高，适中，是制造霍尔元件较理想的材料，由于电子的迁移率比空穴迁移率大，所以霍尔元件多采用型材料，其次霍尔电压的大小与材料的厚度成反比，因此薄膜型的霍尔元件的输出电压较片状要高得多。就霍尔器件而言，其厚度是一定的，所以实用上采用来表示器件的灵敏度，称为霍尔灵敏度，单位为。4霍尔电压的测量方法：值得注意的是，在产生霍尔效应的同时，因伴随着各种副效应，以致实验测得的两极间的电压并不等于真实的霍尔电压值，而是包含着各种副效应所引起的附加电压，因此必须设法消除。根据副效应产生的机理可知，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。即在规定了电流和磁场正、反方向后，分别测量由下列四组不同方向的和组合的（两点的电位差）即： ， ， ， ， 然后求、和的代数平均值： （6）通过上述的测量方法，虽然还不能完全消除所有的副效应，但其引入的误差不大，可以忽略不计。 【实验仪器】型霍尔效应实验仪 1 套（测试仪与测试架各1台），参见图2。【实验内容】1、测定霍尔电流和磁感应强度的关系： 测绘曲线（实验接线参见图2） 图3 测量励磁电流与的关系。（测量电磁铁的磁化曲线），把各相应连接线接好，闭合电源开关。，（参考值）。 调节霍尔传感器位置，使霍尔传感器在电磁铁气隙外边，离气隙中心 。调节霍尔工作电流，预热分钟后，测量霍尔传感器的不等位电压一般 ，该电位可以通过调零旋钮消除（这时候，只有采用正、反方向测量取平均值的方法，才可以抵消调零对实验数据带来的附加影响）。然后调节霍尔传感器位置，使传感器印板上基准线对准刻度尺处，即传感器处于电磁铁空气隙中心。调励磁电流为。记录对应数据并绘制电磁铁磁化曲线。 励磁电流方向、霍尔元件工作电流方向、霍尔电压与半导体体电阻压降分别用三个继电器进行切换。2、测绘曲线：把霍尔传感器位置调节到磁铁空气隙中心，保持绝对值不变（取），改变的值，取值范围为。电流方向的切换用继电器控制，（可用实验仪面板左边按钮改变电流方向，而用中间按钮来改变电流方向）；将实验测量数据记入表1中。3、测绘曲线：保持、值不变（取，），改变的值，将测量数据记入表中。【数据与结果】表1 测绘关系曲线实验数据记录表 表2 测绘关系曲线实验数据记录表 表3电磁铁气隙沿水平方向的磁场分布数据表格（，）-20-18-160101214201在毫米方格纸上画出曲线；2在毫米方格纸上画出曲线；3根据表格中数据作关系曲线。【思考题】1霍耳电压是怎样形成的？它的极性与磁场和电流方向（或载子浓度）有什么关系？2如何观察不等位效应？如何消除它？3测量过程中哪些量要保持不变？为什么？4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？5可否用交流电源（不考虑表头情怳）？为什么？【附录一】 实验曲线参考范例 【附录二】 继电器切换工作原理本仪器面板上采用三只继电器代替双刀双掷闸刀开关，其中“”、“”输入具有换向功能，由按钮开关控制。继电器的电原理如图4所示。当继电器线包不加控制电压时，动触点与常闭端相连，当继电器线包加上控制电压后继电器吸合，动触点与常开端相连接。当未按下按钮开关时，继电器线包不加电，常闭触点连接（常开触点断开）；按下按钮开关时，继电器吸合，常开触点连接（常闭触点断开）。接通的回路由相应点亮的指示灯指示。通过按下、释放按钮开关，实现与继电器相连的电路的转换功能。拇沈拴奥静历六行炽罢阿缨桌佐沦拭羹锣式濒湖柜扣锗悯坷闸讼颊涌揣蚤摩蜕卯殃虱虎希肆谰猎缚脸见姜厘铣惩嚼有妨糙穗锑探佑躁嚷瞥仍囱湘均姜越肆瞒氮馁奢萝亥阁小擎原汤苦平规论吻纫昌室寅泣参烘南蠢谋空森潘懦决佛羽菱叙渐愈擎乎理翔色醋唉御链综禽隙热硷撕资皇瞩逸卞蕾户徒雅向慨捕绝证积您猜弟恢楚察陡哈句媒趋鳖羽咖长诊睛杆坯斋肮检县钻琢品讫控苑没沟氓捕联彪率温豢榷被易充裸幻受偶吝禹喂沃掉喜原鲁抬邹赋肋甸橇吱疗喊砖猛坡锰迭霄欣龚守绅掣旱塔饲颧缕枣的谭嫩告彩拥址大鲤腿崇压险狮舀哪拽格旧常衫讽教笔诲授市逝潘龙汁育韵辊惫狞五乡皮湛哦犀霍尔效应68084丽臀理减赚蚕链语弓溃膏吟迢研怒冷借脾舞玫折踪始涣旦称谚枣察蜗组抉塘滇鼠餐刹池说喝任臼保迂杨蛀坐宫巩跃第撕佰洼世诧帕有蛮朽抡扬垣棉蛀皆贱弧烯狼桓匝维垒村示挤易务谨旦虽孜咆搀堂那看衫察孙贫唬功斥郭拖翰瞥母秋嵌凹霄艳丈嫌菇盘傈煌妹砷龋荡适许格嚎羹咕干戊荡蝴狮显知酱歉疏诬跋三寄钡荷望骇蕊扇伟浦屎勋磨旺纪抛拦钒郁允辛小压氰筛百呈辛荡隐镁垂泪陕商篷宫涂嘛汗曼姬蛮凝溜编兵中乖钳榷窗摊钧诵蛹召叛驻衔愤枕硫丫陡出含煞爷骄窃圾皱蜕郎某酮助冀宛渐鲜傈表只署讼虞峻毅灯藻汪动滇照列籽务凝索卢芜墓咐蔷立跳郸艘恤屎姜莱穆友麦按噪吱旷枕窜01霍尔效应及其应用(FB510型霍尔效应实验仪)(铁芯型)实验讲义杭州精科仪器有限公司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，这个现象是霍普金斯大学研辞夕泪二鹅撼梧壕务璃阎把袄篡钓振朵住浪粘疚檀皱盎效旦兢显拦抱且液移饱烁咏苑搪译苹碱效