发布时间 : 星期日 文章霍尔效应测磁场实验报告（共7篇）更新完毕开始阅读
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(vab1?vab2?vab3?vab4)?vh?ve 4
可见，除爱廷豪森效应以外的其他副效应产生的电势差会全部消除，因爱廷豪森效应所产生的电势差ve的符号和霍尔电势vh的符号，与is及b的方向关系相同，故无法消除，但在非大电流、非强磁场下，vh>>ve,因而ve可以忽略不计, vh≈vh?ve ?
v1?v2?v3?v4 。 4
一般情况下，当vh较大时，vab1与vab3同号，vab2与vab4同号，而两组数据反号，故
(vab1?vab2?vab3?vab4)/4?(|vab1|?|vab2|?|vab3|?vab4|)/4 即用四次测量值的绝对值之和求平均值即可。 六、质疑、建议
篇四：霍尔效应测量磁场实验报告
【实验题目】通过霍尔效应测量磁场 【实验目的】
1、了解霍尔效应原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。 2、学习用“对称测量法”消除付效应影响。
3、根据霍尔电压判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度， 【实验仪器】
qs-h霍尔效应组合仪 【实验原理】 1、通过霍尔效应测量磁场
霍尔效应装置如图2.3.1-1和图2.3.1-2所示。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，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为v)受到洛伦兹力fb的作用， fb?qvb (1)
无论载流子是负电荷还是正电荷，fb的方向均沿着x方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片b、b两侧产生一个电位差vh,形成一个电场e。电场使载流子又受到一个与fb方向相反的电场力fe， fe?qe? qvh (2)
其中b为薄片宽度，fe随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时fe?fb，即 qvb? qvh (3)
这时在b、b两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压vh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im与v的关系为： im?bdnqv或v?im 由(3)和(4)可得到 (4) vh? 1imb
nqd
图片已关闭显示，点此查看 图片已关闭显示，点此查看 (5) 另r?
1,则 ne ib vh?rm d (6)
r称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。 在应用中，(6)常以如下形式出现： vh?khimb 式中kh? (7)
r1?称为霍尔元件灵敏度，im称为控制电流。 dned
由式(7)可见，若im、kh已知，只要测出霍尔电压vh，即可算出磁场b的大小；并且若知载流子类型(n型半导体多数载流子为电子，p型半导体多数载流子为空穴),则由vh的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。 2、霍尔效应实验中的付效应
在实际应用中，伴随霍尔效应经常存在其他效应。例如实际中载流子迁移速率u服从统计分布规律，速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力，向霍尔电场作用力方向偏转，速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力，向洛伦兹力方向偏转。这样使得一侧告诉载流子较多，相当于温度较高，而另一侧低速载流子较多，相当于温度较低。这种横向温差就是温差电动势ve，这种现象称为爱延豪森效应。这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，如果采用交流电，则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立，可以减小测量误差。
此外，在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差，这是因为霍尔电极b、b’不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡(图2.3.1-1中电位器r1)。 我们可以通过改变is和磁场b的方向消除大多数付效应。具体说在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的is和b组合的vbb’,即 ＋b， +i, vbb’=v1 -b， +i, vbb’=-v2 -b， -i, vbb’=v3 ＋b， -i, vbb’=-v4 然后利用vh? 1
(v1?v2?v3?v4)得到霍尔电压平4
均值，这样虽然不能消除所有的付效应，但其引入的误差不大，可以忽略不计。 3、电导率测量
测量方法如图3所示。设bc间距离为l，样品横截面积为s=bd，流经样品电流为im?0.15ma，在零磁场下b?0，测得bc间电压为vbc,则：?? iml
图片已关闭显示，点此查看 (8) vbcbd
【实验内容及步骤】
一、验证霍尔电压vh与工作电流im、霍尔电压vh与磁场b（b?n?im?b0im）即与im的关系。 1、将测试仪上im输出，im输出和vh输入三对接线柱分别与实验台上对应接线柱连接。打开测试仪电源开关，预热数分钟后开始实验。
2、保持im不变，取im?400ma，im?0.15ma取1.00,1.50??,4.50ma，将数据填入表1，测绘vh?im曲线，并计算b0?n?即b0。
15、0.20、0.25、0.30、0.35a，将数据3、保持im不变，取im?3.0ma，im取0.10、0. 填入表,2，测绘vh?im曲线。
4、在零磁场下b?0，取im?0.15ma，测vbc。 5、确定样品导电类型。 二、测量螺线管周围的磁场
取is?3.0ma，im?400ma，霍尔元件放在磁场种不同位置x，分别测量霍尔电压 vh。填入表2，计算出b，在坐标纸上画出b?x曲线。 mmmm【原始数据】l?3.0mm b?4.0 d?0.5 kh?
表1 霍尔电压测量 （im?400ma，霍尔片放在磁场中最强的地方）单位：mv 图片已关闭显示，点此查看
表2 霍尔电压测量 （im?3.0ma，霍尔片放在磁场中最强的地方）单位：mv 图片已关闭显示，点此查看
表3 霍尔元件放在磁场种不同位置x，测量霍尔电压vh(is?3.0ma，im?400ma) 图片已关闭显示，点此查看 图片已关闭显示，点此查看 图片已关闭显示，点此查看 【实验数据处理】 思考题
若磁场不恰好与霍尔元件片底法线一致，对测量结果有何影响，如果用实验方法判断b与元件发现是否一致？
能否用霍尔元件片测量交变磁场
篇五：实验8 霍尔效应法测量磁场a4
姓名 学院 班级科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410
实验八 霍尔效应法测量磁场 【实验目的】
1．了解霍尔器件的工作特性。 2．掌握霍尔器件测量磁场的工作原理。 3．用霍尔器件测量长直螺线管的磁场分布。 4．考查一对共轴线圈的磁耦合度。 【实验仪器】 长直螺线管、亥姆霍兹线圈、霍尔效应测磁仪、霍尔传感器等。 【实验原理】 1．霍尔器件测量磁场的原理 i
图1 霍尔效应原理
如图1所示，有－n型半导体材料制成的霍尔传感器，长为l，宽为b，厚为d，其四个侧面各焊有一个电极1、2、3、4。将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流i，则电子将沿负i方向以速 ??????? 度运动，此电子将受到垂直方向磁场b的洛仑兹力fm?eve?b作用，造成电子在半导体薄片的1测积累
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姓名 学院 班级科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410
过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场eh，该电场对电子??????????????
的作用力fh?eeh，与fm?eve?b反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起
稳定的电压uh，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压叫霍尔电压uh，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。
如果半导体中电流i是稳定而均匀的，可以推导出uh满足： uh?rh? ib
?kh?ib， d
式中，rh为霍耳系数，通常定义kh?rh/d，kh称为灵敏度。
由rh和kh的定义可知，对于一给定的霍耳传感器，rh和kh有唯一确定的值，在电流i不变的情况下，与b有一一对应关系。 2．误差分析及改进措施
由于系统误差中影响最大的是不等势电势差，下面介绍一种方法可直接消除不等势电势差的影响，不用多次改变b、i方向。如图2所示，将图2中电极2引线处焊上两个电极引线5、6，并在5、6间连接一可变电阻，其滑动端作为另一引出线2，将线路完全接通后，可以调节滑动触头2，使数字电压表所测
电压为零，这样就消除了1、2两引线间的不等势电势差，而且还可以测出不等势电势差的大小。本霍尔效应测磁仪的霍尔电压测量部分就采用了这种电路，使得整个实验过程变得较为容易操作，不过实验前要首先进行霍尔输出电压的调零，以消除霍尔器件的“不等位电势”。
在测量过程中，如果操作不当，使霍尔元件与螺线管磁场不垂直，或霍尔元件中电流与磁场不垂直，也会
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引入系统误差。
3．载流长直螺线管中的磁场
从电磁学中我们知道，螺线管是绕在圆柱面上的螺旋型线圈。对于密绕的螺线管来说，可以近似地看成是一系列园线圈并排起来组成的。如果其半径为r、总长度为l，单位长度的匝数为n，并取螺线管的轴线为x轴，其中心点o为坐标原点，则 （1）对于无限长螺线管l??或l??r的有限长螺线管，其轴线上的磁场是一个均匀磁场，且等于： ??? b0??0ni
式中?0——真空磁导率；n——单位长度的线圈匝数；i——线圈的励磁电流。 （2）对于半无限长螺线管的一端或有限长螺线管两端口的磁场为： ???1 b1??0ni