霍尔效应测磁场-实验报告

1、经过霍尔效应测量磁场创立人：系统管理员总分：100实验目的经过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子种类，计算载流子的浓度和迁移速度，以与认识霍尔效应测试中的各样副效应与除去方法。实验仪器QS-H霍尔效应组合仪，小磁针，测试仪。霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱，以以以下图所示：测试仪由励磁恒流源IM，样品工作恒流源IS，数字电流表，数字毫伏表等组成，仪器面板以以以下图：实验原理1、经过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置以以下图。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极A、A上施加电流I时，薄片内定向搬动的载流子(设平均速率为u)碰到洛伦

2、兹力FBquB的作用。图1.霍尔效应装置图不论载流子是负电荷仍是正电荷，FB的方向均沿着x方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷累积，进而在薄片B、B两侧产生一个电位差VBB,形成一个电场E。电场使载流子又碰到一个与方向相反的电场力FEqEqVBB/b。其中b为薄片宽度，FE随着电荷累积而增大，当达到牢固状态时FEFB，即qUBqV/b这时在B、B两侧BB成立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极B、B称为霍尔电极。另一方面，射载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度I与u的关系为：RH称为霍尔系数，它表现了资料的霍尔效应大小。依照霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。在应用中VK

3、HIB，式中若I、KH已知，只需测出霍尔电压V，即可算出磁场B的BBBB大小；并且若知载流子种类(n型半导体多半载流子为电子，P型半导体多半载流子为空穴),则由VBB的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子种类。2、霍尔效应实验中的副效应（1）爱延豪森效应这种效应成立需要一准时间，若是采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，若是采用沟通电，则由于沟通变化快使得爱延豪森效应来不与成立，能够减小测量误差。（2）不等位电动势惹起的误差这是由于霍尔电极B、B不能能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于眼前生产工艺水平较高，不等位电动势很小，故一般能够忽略，也能够用一个电位器加以平

4、衡。我们能够经过改变IS和磁场B的方向消除大部分付效应。详细说在规定电流和磁场正反方向后，分别测量以下四组不同样方向的IS和组合的VBB,即尔后获得霍尔电压平均值，这样诚然不能够除去所有的副效应，但其引入的误差不大，能够忽略不计。3、资料的电导率和载流电子浓度与迁移率设BC间距离为L，样品横截面积为S=bd，流经样品电流为IS，在零磁场下，测得BC间电压为VBC,依照欧姆定律能够求出:（1）资料的电导率2）载流子的浓度3）载流子迁移率载流子电子的迁移用来描绘载流子在电场下运动的难易程度。电导率与载流子浓度以与迁移率之间：ne因此RH实验内容将测试仪上IM输出，IS输出和VH输入三对接线柱分别与

5、实验台上对应接线柱连结。翻开测试仪电源开关，预热数分钟后开始实验。1.保持IM不变，取IM0.45A，IS取1.00,1.50,4.50mA，测绘VHIS曲线，计算RH。2.保持IS不变，取IS4.50mA，IM取0.100,0.150,0.450A，测绘VHIM曲线，计算RH。3.在零磁场下，取IS=0.1mA，测VBC(即V)。4.确定样品导电种类，并求载流子浓度n,迁移率m,电导率s。电子的迁移率，表示每秒钟每伏特电压下电子的运动X围大小。用来描绘载流子在电场下运动的难易程度，其定义是：在弱电场作用下，载流子平均漂移速率与电场强度的比值。它的量纲是速度除以电场强度，常用的单位是单位是cm

6、2/vs。数据办理实验内容：经过霍尔效应测磁场总分值：801.实验已知数据(不计分)霍尔元件的长度L(mm)=(不计分)霍尔元件的宽度b(mm)=(不计分)霍尔元件的厚度d(mm)=(不计分)电磁铁的励磁参数(Gs/A)=2.保持励磁IM0.45A不变，测绘VHIS曲线，计算RH(9分)数据表格：Is(mA)0.501.001.502.002.503.003.504.004.50V1(mV)V2(mV)V3(mV)V4(mV)VH(mV)(6分)依占有关的参数，获得图型信息（图像绘制正确，得6分）(5分)有图可知斜率k(mV/A)=(5分)霍尔系数RH(单位：103cm3/c)=3.保持样品工

7、作电流IS=4.50mA不变，测绘VHIM曲线，计算RH(9分)数据表格：Im(A)0.050.100.150.200.250.300.350.400.45V1(mV)V2(mV)V3(mV)V4(mV)VH(mV)(6分)依占有关的参数，获得图型信息图像绘制正确，得6分(5分)由图可知斜率k(mV/A)=(5分)霍尔系数RH(单位：103cm3/c)=4.在零磁场下取IS=0.10mA,测VBCn,迁移率,电导，确定样品导电种类，求载流子浓度率。(不计分)VBC(mV)=(不计分)样品导电种类=(不计分)霍尔系数RH(单位：103cm3/c)=(10分)样品电导率(s/m)=(10分)载流子的浓度（单位：1020/m3）=(10分)载流子迁移率(单位：m2/(Vs)=思虑题总分值：10思虑题1总分值：51.若磁场不碰巧与霍耳元件片的法线一致，对测量结果有何影响，怎样用实验的方法判断B与元件法线可否一致？答案：思虑题2总分值：32.可否用