《实验七霍尔效应》word版

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1、实验七.霍尔效应实验概述实验目的及要求1.霍尔效应原理及.霍尔元件有关参数的含义和作用2.测绘霍尔元件的V—I，V—I曲线，了解霍尔电势差V与.霍尔元件工作电流I,磁感应强度B及励磁电流I之间的关系3.学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布仪器及用具DH4512系列霍尔效应试验仪实验原理霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，如图所示，磁场B位于z的正向，与之垂直的半

2、导体薄皮上沿X正向通以电流I（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流I相反的X负向运动。由于洛仑兹力f作用，电子即向图中线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力f的作用。随着电荷积累的增加，f增大，当两力大小相等（方向相反）时，f=—f，则电子积累使达到动态平衡。这时在A,B两端面之间建立的电场称为霍尔电场E，相应的电势差称为霍尔电势V.设电子按均一速度,向图示的X负方向运动，在磁场B作用下

3、，所受洛仑兹力为：f=-eB式中：e为电子常量，为电子漂移平均速度，B为磁场应强度，同时，电场作用于电子的力为f=-eE=-eV/L式中：E为霍尔电场强度，V.为霍尔电势，L为霍尔元件宽度当达到动态平衡时;f=—f=V/L（1）设霍尔元件宽度L，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的工作电流为I=Rned（2）由（1）（2）两式可得V=EL=IB/ned=RIB/d(3)即霍尔电压V（A.B间电压）与I.B的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数R=1/ne(称为霍尔系数，它是反应材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的

4、电导率=neu的关系，还可以看到;R=u/=up或u=R/(4)式中：u为载流子的迁移，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子的迁移大于空穴迁移，因此制作霍尔元件时大多采用N型半导体材料。实验内容实验方案设计（测量及调节方法）一.研究霍尔效应及霍尔元件特性1.研究V与励磁电流I和工作电流I之间的关系，记录相关数据二．测量通电圆线圈的磁感应强度B1.测量通电圆线圈中心的磁感应强度B，记录相关数据2.测量通电圆线圈中的磁感应强度B的分布三.整理数据，分析讨论实验结果实验过程（应包括主要实验步骤.观察到的现象.变化的规律以及相应的

5、解释等）1.将测试仪上II值调到最小2.接法：将测试仪II.I分别与实验仪面板上的I输入，V输入，I输入相连，红色对红色，黑色对黑色3.霍尔效应测磁场：（1）将霍尔片在竖直方向调到靠近线圈中央的位置（2）固定I=3.00mA，I=0.500A（3）水平刻度从0.0-50.0mm每隔10mm记一次数（游标上的O值对齐标尺上的某一刻度即为水平位置的读书），其中V为+I+I,V为-I+I,V为-I-I，V为I-I，可以转换开关突出+，按下为-（或反过来）4.测绘V-I曲线：霍尔片水平和竖直方向最好调到接近线圈中央位置，固定I=0.

6、500A，I从0.50-3.00mA每隔0.5记一次数（V,V对应的I.I正负与上述相同）.5.将测试仪上I.I值调到最小，关电源，整理仪器6.整理实验数据数据表格（画出数据表格，写明物理量和单位）I=0.5AX—中心（表一）I（mA）V(mv)V(mv)V(mv)V(mv)V=+I+I+I-I-I-I-I+I0.000.000.000.000.000.000.50-0.951.04-1.040.951.001.00-1.902.08-2.081.891.991.50-2.863.13-3.142.853.002.00-3.

7、861.46-4.173.793.982.50-4.755.19-5.214.744.973.00-5.726.25-6.275.705.99I=3.00mAX—中心（表二）I（mA）V(mv)V(mv)V(mv)V(mv)V=+I+I+I-I-I-I-I+I100-0.951.46-1.490.931.21200-2.152.65-2.682.122.40300-3.343.85-3.873.313.59400-4.545.04-5.074.514.79500-5.736.24-6.265.705.98V-xI=3.00m

8、AI=500mA（表三）X(mm)V(mv)V(mv)V(mv)V(mv)V=+I+I+I-I-I-I-I+I0-0.450.97-1.000.450.721.0010-1.792.27-2.301.762.030.3520-3.503.98-4.003.473.740.1930-4.93