大学物理实验报告系列之大物霍尔效应实验报告

1、【试验名称】霍尔效应【试验目标】1 .懂得霍尔效应试验道理以及有关霍尔器件对材料请求的常识.2 .学惯用“对称测量法”清除付效应的影响，测量试样的VHH-IS;和VQIM曲线.3 .肯定试样的导电类型.载流子浓度以及迁徙率.【试验仪器】霍尔效应试验仪【试验道理】霍尔效应从本质上讲是活动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力感化而引起的偏转.当带电粒子(电子或空穴)被束缚在固体资估中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的偏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偏向通以电流1s,在Z偏向加磁场B,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力FB=eVB(1)则

2、在Y偏向即试样A.A电极两侧就开端聚积异号电荷而产生响应的附加电场一霍尔电场.电场的指向取决于试样的导电类型.对N型试样，霍尔电场逆Y偏向,P型试样则沿Y偏向，有：Is(X).B(Z)EH(Y)<0(N型)EH(Y)>0(P型)显然，该电场是阻拦载流子持续向正面偏移，当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力eVB相等时，样品两侧电荷的积聚就达到均衡，故有eEH=evB个中Eh为霍尔电场，V是载流子在电流偏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Isnevbd由（2）.（3）两式可得1IsBIsBVhEHbRhnedd(3)(4)即霍尔电压Vh（a.a电极之间

3、的电压）与IsB乘积成正比与试样厚度成反比.比例系数Rh工称为霍尔系数，它是反应ne材料霍尔效应强弱的主要参数Rh 署 1081 .由RH的符号（或霍尔电压的正.负）断定样品的导电类型断定的办法是按图一所示的Is和B的偏向，若测得的VH=VAN触f<0,（即点A的电位低于点A的电位）则RH为负，样品属N型，反之则为P型.2 .由RH求载流子浓度n即n康.应当指出，这个关系式是假定所有的载流子都具有雷同的漂移速度得到的，严厉一点，斟酌载流子的速度统计散布，需引入工的修改因子（可参阅黄昆.谢希德著半导体8物理学）.3 .联合电导率的测量，求载流子的迁徙率电导率与载流子浓度n以及迁徙率之间有如

4、下关系：ne（6）即Rh|,经由过程试验测出值即可求出.依据上述可知，要得到大的霍尔电压，症结是要选择霍尔系数大（即迁徙率高.电阻率亦较高）的材料.因Rh,就金属导体而言，和均很低，而不良导体虽高，但微小，Khned来暗示器件的敏锐度，Kh称为霍尔敏锐度【试验内容】1 .测绘K-IS曲线.将试验仪的“Vh.V”切换开关投向Vh侧，测试仪的“功效切换”置Vh.保持Im值不变（取Im=0.6A）,测绘Vh-IS曲线,2 .测绘Vh-Im曲线.试验仪及测试仪各开关地位同上.保持Is值不变（Is=3.00mA）,测绘Vh-Im曲线，3 .测量V值将“Vh.V”切换开关投向V侧，测试仪的“功效切换”置V

5、.在零磁场下，取Is=2.00mA,测量V.留意：Is取值不要过大，以免V太大，毫伏表超量程（此时首数码显示为1,后三位数码熄灭）.4 .肯定样品的导电类型将试验仪三组双刀开关均投向上方，即Is沿X偏向，B沿Z偏向，毫伏表测量电压为VAA,.取Is=2mA,IM=0.6A,测量VH大小及极性，断定样品导电类型.IS.BsIS.BsIs.BsIs.BsIm(mA)V1(mv)V2(mv)V3(mv)V4(mv)V1V2V3V4Vh4BIs.E；Is.BIs.B1Is.(mv)由公式RH4Vhd80.040.51083H10100.0549cm/cISB13640由公式nKe0.0549Q。&810175.求样品的RH.n.和值.由公式IslVS3上3143.63西门子/米167.150.5103由公式Is(mA)V1(mv)V2(mv)V3(mv)V4(mv)V1V2V3V4VR【数据表格与数据记载】(mv)RH0.0549143.637.89【小结与评论辩论】懂得了霍尔效应试验道理以及有关霍尔器件丢材料的请求的常识，懂得到一些物理量比方说霍尔系数，迁徙率，电导率霍尔敏锐度等(2)若何判别霍尔元件的载流子类型？评论辩论知道电流偏向必定，载流子的