仿真实验霍尔效应实验报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划仿真实验霍尔效应实验报告　　仿真实验------　　霍尔效应　　实验人：代梦妮　　一、实验目的：　　霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用　　测绘霍尔元件的VH—Is，VH—IM曲线，了解霍尔电势差VH与霍尔元件工作电流Is，磁场应强度B及励磁电流IM之间的关系。　　学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。　　学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。　　二、实验原理目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其

2、的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。当带电粒子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在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。如下图(1)所示，磁场B位于Z的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X正向通以电流Is，假设载流子为电子，它沿着与电流Is相反的X负向运动。由于洛仑兹力fL作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相

3、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fE的作用。随着电荷积累的增加，fE增大，当两力大小相等时，fL=－fE，则电子积累便达到动态平衡。这时在A、B两端面之间建立的电场称为霍尔电场EH，相应的电势差称为霍尔电势VH。设电子按平均速度V，向图示的X负方向运动，在磁场B作用下，所受洛仑兹力为：　　fL=－eVB　　式中：e为电子电量，V为电子漂移平均速度，B为磁感应强度。　　同时，电场作用于电子的力为：f　　E??eEH??eVHl　　图(1)霍尔效应原理　　式中：EH为霍尔电场强度，VH为霍尔电势，l为霍尔元件宽度　　当达到动态平

4、衡时:　　fL=－fEVB=VH/l(1)　　设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的工作电流为Is?neVld(2)　　由(1)、(2)两式可得：　　VH?EHl?1IsBIsB?RHnedd(3)目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　即霍尔电压VH(A、B间电压)与Is、B的乘积成正比(转载于:写论文网:仿真实验霍尔效应实验报告)，与霍尔元件的厚度成反比，

5、比例系数RH?1/(ne)称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，只要测出VH，以及Is，B和d可按下式计算RH。实验计算时，采用以下公式：　　RH?　　8VHd?108IsB(4)上式中10是单位换算而引入。根据RH可进一步求载流子浓度：　　n?　　1RHe(5)　　应该指出，这个关系式是假定所以的载流子都具有相同的漂移速度得到的，严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入修正因子3?/8。　　所以实际计算公式为：n?　　3?18RHe(6)　　根据材料的电导率??ne?的关系，还可以得到：　　RH??/???p　　或??RH(7)　　式中：?为载流子的迁移率，即单

6、位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用N型半导体材料。　　当霍尔元件的材料和厚度确定时，设：KH?RH　　d(8)　　将式代入式中得：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　VH?KHIsB(9)　　式中：KH称为元件的灵敏度，它表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下的霍尔电势大小，其单位是?mV/mA?T?，一般要求KH愈大愈好

7、。由于金属的电子浓度?n?很高，所以它的RH或KH，都不大，因此不适宜作霍尔元件。此外元件厚度d愈薄，KH愈高，所以制作时，往往采用减少d的办法来增加灵敏度，但不能认为d愈薄愈好，因为此时元件的输入和输出电阻将会增加，这对霍尔元件是不希望的。　　应当注意：当磁感应强度B和元件平面法线成一角度时，作用在元件上的有效磁场是其法线方向上的分量Bcos?，此时：　　VH?KHIsBcos?(10)　　所以一般在使用时应调整元件两平面方位，使VH达到最大，即：??0　　VH?KHIsB　　由式可知，当