霍尔效应实验.ppt

霍尔效应实验实验目的
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、研究霍尔电压与工作电流及霍尔电压与励磁电流之间的关系；（即，）
3、掌握用作图法求霍尔系数的方法，由符号或霍尔电压的正负判断样品的导电类型,并求出载流子浓度;
4、学习一种消除系统误差的方法——对称测量法。实验原理1.霍尔效应如果将一块金属或半导体材料垂直放在磁场中，在垂直于磁场方向上通以电流,则在垂直于电流和磁场方向上导体的两侧会产生一个电势差，这种现象称为霍尔效应。这个效应是1879年美国霍普金斯大学的研究生霍尔在研究金属导电机构时发现了这种电磁现象，后来被称为霍尔效应。霍尔效应不仅是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且随着电子技术的发展，利用霍尔效应制成的器件已广泛地用于非电量的测量，如温度、压力等等，还有自动化控制和信息处理等领域。霍尔效应的出现是由于导体（或半导体）中的载流子（形成电流的的运动电荷）在磁场中受到洛伦兹力的作用而发生的横向漂移的结果。若用一块如图所示的N型半导体试样（导电的载流子是电子）设试样的长度为、宽度为，厚度为，若在方向通过电流，电子电荷以速度向左运动。即（4）

（5）

（6）

（7）由可以确定以下参数：
①导电类型如图：p型半导体导电载流子为空穴，空穴相当于带正电的粒子，带正电粒子其运动方向和电流运动方向相同，如图所示：2.系统误差分析
不等势效应：与的方向有关
爱廷豪森效应：与、均有关
能斯脱效应：与的方向有关
里纪——勒杜克效应：与的方向有关3.系统误差的消除——对称测量法仪器简介
霍尔效应实验仪由实验仪和测试仪组成，其装置如图：.
1、实验仪：本实验仪由电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件组成。
C型电磁铁，给它通以电流产生磁场。
二维移动标尺及霍尔元件；霍尔元件是由N型半导体材料制成的，将其固定在二维移动标尺上，将霍尔元件放入磁铁的缝隙之中，使霍尔元件垂直放置在磁场之中，在霍尔元件上通以电流，如果这个电流是垂直于磁场方向的话，则在垂直于电流和磁场方向上导体两侧会产生一个电势差。
三个双刀双掷闸刀开关分别对励磁电流，工作电流霍尔电压进行通断和换向控制。右边闸刀控制励磁电流的通断、换向。左边闸刀开关控制工作电流的通断换向。中间闸刀固定不变即指向一侧。2、测试仪
测试仪有两组独立的恒流源，即“输出”为0～10mA给霍尔元件提供工作电流的电流源，“输出”为0～1A为电磁铁提供电流的励磁电流源。两组电流源相互独立。两路输出电流大小均连续可调，其值可通过“测量选择”键由同一数字电流表进行测量，向里按“测量选择”测，放出键来测。电流源上有调节旋钮和调节旋钮。
直流数字电压表用于测量霍尔电压，本实验只读霍尔电压、所以将中间闸刀开关拨向上面即可。当显示屏上的数字前出现“—”号时，表示被测电压极性为负值。
注意事项：
●霍尔元件轻脆易碎，必须防止受压、挤、扭、碰撞等。本实验中霍尔片位置已调好!请不要再调动位置！
●霍尔元件的工作电流和电磁铁的励磁电流要严格区分，绝不能接错！
●实验前先将两旋钮逆时针方向旋转到底，实验时再根据要求慢慢调至所需量程！
●实验过程中要避免霍尔元件长时间受热！实验内容与步骤
1、调整励磁电流=0.700A不变，改变工作电流，使=1.00mA，1.20，……，2.00mA，并根据原理所述顺序，分别改变、的方向（将换向闸刀拨向上或下）测出相应的霍尔电势差，填入表1。根据测量数据绘出图线，由该图线斜率求出霍尔系数。(已知d=0.50mm）。
2、保持工作电流=2.00mA不变，改变励磁电流，使=0.200，0.300，……，0.700A，并根据原理所述顺序，分别改变、的方向，测出相应的霍尔电势差，填入表2。根据测量数据绘出图线。数据记录及处理
1.的关系
表12.的关系
表2由表1数据作图由表2数据作图由图1求斜率：
如注意单位：：

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