资源描述：
《霍尔效应法测磁场的误差来源及消除分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第艺卷第期月黄淮学刊年霍尔效应法测磁场的误差来源及消除分析崔玉亭董红,河南商,商丘师专物理系丘摘要,分析了霍耳效应法测磁场的误差来源提出了为减少误差应采取的措施及注意事项关键词霍尔效应四次平均法误差中图分类号一’弓言自年霍尔磁应发现,,确以来霍尔效应在测量方向得到了广泛的应用用它可判断元件载流子类型定载流子浓度和迁移率川,测螺线管轴线上磁场分布,还可测定一些非电量,如压力、位移、转速等但在测量,总会产生各种各样的副效应,这些副效应影响,中了测量精度带来一定误差有些副效应的影响可与实测值,甚至更大在同一数量级因此在实验中如何消
2、除这些副效应成为很重要的问题本文分析了霍尔效应法测量磁场的误,差来源并提出了减小误差应采取的一些措施及注意事项实验原理,一·将通有电流的,于洛仑兹力的作用导体或半导体薄片霍尔片置于磁场中并使垂直到磁场方向由载流子将向薄片侧边积聚,从而使两侧边形成一定的电势差这一现象是物理学家霍尔首先在金属薄片中发现的,故称为霍尔效应两侧边形成的电势差称为霍尔电压周霍尔,,的大小与所电压的极性取决于载流子运动电荷的荷电性实验表明磁场不太强时霍尔电压红」通电流以及磁感应强度满足如下关系,,··犷,,,取决,,称为霍尔元件的灵敏度于元件的几何尺寸
3、及材料的性质表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流时霍尔电动势的大小,其值可由实验定出了由得万二左了一当螺线管通,,以稳恒电流把霍尔元件放人螺线管中轴线上若测出其霍尔电压便可由式得出螺线管轴线上磁场的分布,对于直螺线管,通以电流时,理论磁感应强度分布为划厂﹂二李乙一一一一泣之一一一〕一、一,︺一一飞厂之一「、广纽艾夕了丫国家教委下达世行贷款资助课题收稿日期一一黄淮学刊自然科学版年,,,,其中二州二为螺线管匝数为螺线管长为沿轴线离中心点的距离为螺线管半径匕乙。中心点处一一李乙误差来源分析,,的测定在,,,由原理知霍尔效应法
4、测磁场的关键就是霍尔电压,测,时实际上存在各种副效应产生各种附加电压,对实验结果产生很大影响,现分析如下不等势电压降,通,霍尔元件在不加磁场的情况下以电流理论上霍尔片的两电压引线间应不存在电势差实际上由于霍,,加,只尔片本身不均匀性能上稍有差异上霍尔片两电压引线很难做到在同一等位面上因此即使不加磁场要霍尔,测两电压引线间就有一个电势差的方向与电流的方向有关,片上通以电流与磁场方向无关,同数,其大小和霍尔电压量级或更大在所有附加电势中居首位厄廷豪森效应由,因此载流子运动速度并不相同它们在磁场中受到的作用力并不于样品中载流子运动
5、遵循统计规律相等,因此产生不同的偏转导致霍尔片一面出现的快载流子多,另一面慢载流子多载流子运动的动能在面,因此一面温度高,‘,上将转化为热能一面温度低导致在霍尔电压两接点间产生一附加电压这就是厄廷·二、的换向而转变豪森效应的符号随能斯脱效应由,,因帕尔帖效于霍尔片两电流接点两端的接触电阻不可能完全相同当电流通过不同的接触电阻时应,一端吸热,,,在温度升高另一端放热温度降低于是出现温度差两端之间出现热扩散电流在磁场作用下,在霍尔电压两接点间产,这就是能斯脱效应、的符号随的换向而换向,生一附加电压与的换向无关里记一勒杜克效应与分
6、析相同,由能斯脱效应产,生的电流也有厄廷豪森效应由此而产生的电压称为里纪一勒杜克效应的符号只随的换向而换向,与的换向无关·其它一些热磁效应霍尔元件外部温度梯度在霍尔,及霍尔元件与外电路因绝缘不足等原因在测量回电极之间产生的电压,产生一个附加电压户路产生的泄漏分压一起认,以上考虑的是元件性能及热磁效应引起的误差,由仪表本身及读数引起的误差此处不作讨论误差减小分析测量时宜用,士四种四次平均法川来减小副效应的影响即测量士情况下仪表指示值分别为,士,,二甩十,,‘,,,‘、二一一一十甩一川,,,‘一,一一、一,一,一一,一‘一,。,
7、。一二十十数据处理时取个,即测量值的平均值。,,、一十一一艺一一因二,约为,,的,故,很小可略去这样一一由上看出四次平均法能有效地消除一些副效应的影响另外,原理中讨论的结果都是在磁场与电流垂直的条件下进行的,这时霍耳电势差最大因此测量时应转第期崔玉亭,等霍尔效应法测磁场的误差来源及消除分析动霍尔片,使霍尔片平面与被测磁感应强度矢量的方向垂直,这样测量才能得到较准确的结果测量结果及分析实验仪器霍尔元件测量螺线管轴向磁场装置,恒流源,一电位差计,双刀双掷开关三只,,·,,,仪器指标型锗片直螺线管长匝数士层数层,内径必,外径曰,测
8、量方法略控制电流一,、,数据处理实验数据处理采用四次平均法理论计算由式螺线管半径取内外径的平均结果见表分布曲线见图表实验数据一一··一··一·一··位置刻度一一一,一一一一,一一一一,一一一一·····实理·续表·······位置刻度,,一一一一一,一,一,,一一一,实,理结果分析,从实验
