霍尔效应及应用 ppt课件

1、物理教研室 大学物理实验大学物理实验预备知识预备知识实验简介实验简介设计思路设计思路操作指南操作指南基本要求基本要求返回目录页返回目录页 霍尔效应是一种磁电效应，是美国研究生霍尔霍尔效应是一种磁电效应，是美国研究生霍尔18791879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。 根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、输出电压变化它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在检测、自动化、信息大和使用寿命长等优点，因此，在检测、自动化、信息

2、处理等领域得到广泛的应用。处理等领域得到广泛的应用。 通过该实验可以了解霍尔效应的物理原理以及把物通过该实验可以了解霍尔效应的物理原理以及把物理原理应用到测量技术中的基本过程。理原理应用到测量技术中的基本过程。霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应霍尔效应霍尔效应 当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。压）。 霍尔电压霍尔电压U UH H与电流与电流I I

3、和磁感应强度和磁感应强度B B及元件的厚及元件的厚度度d d的关系：的关系：dIBRVHH 式中式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电和载流子电量量q的关系：的关系：nqRH1 若令霍尔灵敏度若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则，则IBKUHH 在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加应的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电压叠加的结果。电压叠加的结果。 附加电压附加电压1.1.不等势电压不等势电压Uo Uo （不等势效应（不等势效应 ）Is . R 3. 3.热磁效应直接引起的附加

4、电压热磁效应直接引起的附加电压UN UN （能斯特效应）（能斯特效应） 4. 热磁效应产生温差引起的附加电压热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪（里纪勒杜克效应勒杜克效应 ）霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应 2. 2.温差电效应引起的附加电压温差电效应引起的附加电压UE UE （厄廷好森效应）（厄廷好森效应） 为了减小附加效应对测量霍耳电压为了减小附加效应对测量霍耳电压U UH H的影响，的影响，我们采用对称测量法，即将我们采用对称测量法，即将I I和和B B正反两个方向正反两个方向组合出四种情况：组合出四种情况：U U1 1(+I, +B) (+I, +B) 、U U2 2(+I

5、 ,-B)(+I ,-B)、 U U3 3(-I ,-B) (-I ,-B) 和和U U4 4(-(-I ,B)I ,B)霍尔电压的测量结果为：霍尔电压的测量结果为：)(414321UUUUUH 实验装置实验装置 操作要点操作要点励磁线励磁线圈圈KH值值测量电测量电路路励磁电励磁电路路工作电工作电路路霍尔元霍尔元件件按装置连接电路，然后对按装置连接电路，然后对Is, I m调零，此时调零，此时UH应应显示为零；显示为零；2. 测量测量UH Is关系（保持关系（保持Im0.6A）;测量测量UH Im关系（保持关系（保持Is3.00mA）; 测量测量U值值;5. 确定样品的导电类型。确定样品的导电类型。1.Is, Im1.Is, Im的正确调零；的正确调零；2.Is, Im2.Is, Im的正确组合切换；的正确组合切换；3.3.读数应以小数点的正确位置；读数应以小数点的正确位置；4.4.采取开关切换次数最少的测法；采取开关切换次数最少的测法；5.B=K .Im ,K5.B=K .Im ,K为常数，记录在线圈上。为常数，记录在线圈上。 思考与作业思考与作业 数据记录数据记录1.1.根据测得的根据测得的UHIm与与UHIs的关系，绘的关系，绘制制UHIm与与UHIs的关系的关系;2.2.用逐差法处理数据用逐差法处理数据 ，求出，求出U UH/H/I Is s以及以及UH/ I