实验十六 霍尔效应

#很难做到在一个理想的等势面上，因此当有电流I通过时，既使不加磁场也会产生附加的S电压。但附加电压的符号只与电流I的方向有关，与磁场B的方向无关，因此，对此附S加电压可通过改变I的方向予以消除。S除此而外还存在由热电效应和热磁效应所引起的各种附效应，不过，这些附效应基本上都与I和B的方向有关，均可通过对称测量法，即改变I和B的方向加以消除。即在SS规定了电流和磁场的正、负方向后，分别测量由下列四组不同方向的I和B组合的v，SAA，即：然后求V、V、然后求V、V、12V-VV二j2H+B，+1V=VSAA，1-B，+1V=—VSAA，2-B，-IV二VSAA，3+B，-IV=—VSAA，4V3和^的代数平均值5.1-6)通过上述的测量方法，基本上可以消除附效应，这可由V~I曲线来验证。HS3．仪器简介：本实验仪器由两部分组成：测试仪和实验仪。1)实验仪介绍

仪）。根据线包绕向及励磁电流I的方向，可确定磁感应强度B的方向，而B的大小与IMM的关系由线包上所标H决定。一般HB>3.00高斯/安培或3.00x10-4特斯拉/安培。B样品为半导体硅单晶片，固定在样品架一端（不可用手去触摸）。其几何尺寸如图5.1-4：厚度：d，宽度b，AC电极间距l。样品共有三对电极，其中A、A'或C、C用于测量霍尔电压；A、C或A'、C用于测量电导；D、E为样品工作电流I电极。S样品架有X、Y方向调节功能及读数装置，可调节样品在磁场中的位置。②三个双刀开关K、K为I、Im换向开关；K为VH、V测量选择开关。IS、IM、VH、V与K、13SM2HaSMHa1K、K的连线见图5.1-3。32（2）测试仪介绍：测试仪面板如图5.1-5所示。测试仪由两部分组成：①两组恒流源“I输出”为0~10mA样品S（霍尔元件）工作电流源。“I输M出”为0〜1A励磁电流源。两组电源彼此独立，其输出大小分别由IS调节旋钮及I调节旋钮调节，其值M通过“测量选择”按键由同一只数字电流表进行观测。“测量选择”键按下为I，弹起为I。I接至霍MSS尔效应实验仪中换向开关K，I1M接至霍尔效应实验仪中换向开关K（切不可接错）。3②直流数字电压表VH为通过A、A'电极测得的样品霍尔电压。V为通过A、C电极测得的样品电压，Ha用以计算样品电导率。VH、V通过测试仪上切换开关K由同一数字电压表进行观测。Ha2当VH、V输入为零时（输入线短接），由调零旋钮对电压表进行零位调节。当显示器的Ha数字前出现“一”号时，表示被测电压极性为负值。实验时将霍尔效应实验仪中开关K接2至测试仪中的VH、V输入端。Ha内容及步骤】1．仪器调整（1）按图连接、检查线路，并调节样品支架，使霍尔片位于磁场中间（2）逆时针将I、I调节旋钮旋至最小；SM（3）分别将I输出、I输出接至实验仪中K、K换向开关；SM13用导线将V、V输入短接，通过调零旋钮将V、V显示调零Ho选择K、K向上关闭为I、I的正方向。13SM2．测量内容测绘V~I曲线：保持I=0.600A不变，HSM下的四个V值，将数据记录在表格中；H测绘V〜I曲线：保持I二2.00mA不变，HMS测VAC：取I二2.00mA，在零磁场下(IACS确定样品导电类型：选I、I为正向，根据所测得的V的符号，判断样品的SMH导电类型。表5.1.1测量V〜I曲线Ho按要求调节ls，分别测出不同IS测出不同I下四个V值；

MH■=0.000AMW，则VAC=10MoAC=0.600AV；(mA)V1V2V3V4W+W4+B，+Is-B，+Is-b，-Is+B,-【s1.001.502.002.503.004.00电压单位：mV电压单位：mV表5.1.2测量V〜I曲线I二2.00mAHMSV1V2V3V4M(A)VH=(V1-V2+V3-V4)/40.3000.4000.5000.6000.7000.800+B，+Is-B,+Is-B，-IS+B，-Is【数据处理】1.磁感应强度B二IxHx10-4（特斯拉）MAVVdH标在线包上。作V~I曲线，由曲线求出，带入K=七，计算出霍尔系数;HSAIHIBSS2.计算载流子浓度n1n二（m-3）,其中e为电子电量e—1.602x10-19库仑;ReH绘制V〜I曲线HM在坐标纸上绘出V〜I曲线；HMIlG计算电导率Q=（安/伏米），及迁移率卩=一（米2/伏秒）。VSneAC【设计内容】根据霍尔效应，测量磁感应强度原理，利用提供的仪器测试所给模型测量面上的一维（上下方向）磁分布。测量要求：描绘磁场分布（B—X曲线）研究所记录的磁与数字信号（设计表格，在坐标纸上作曲线,写出实验步骤）表示出模拟量与数字信号的对应关系。测量电磁铁间隙及其周围的磁场分布。测