霍尔效应(大学物理).ppt

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1、授课题目：授课人：霍尔效应张三丰知识点回顾带电粒子在电场和磁场中所受的力1.电场力：2.磁场力（洛仑兹力）+方向：即以右手四指由经小于180°的角弯向，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向。3.运动电荷在电场和磁场中的受力霍尔效应(演示1)1879年，年仅24岁的美国物理学家霍尔研究载流导体在磁场中受力的性质时发现，在磁场中载流导体上出现横向电势差，这种现象叫做霍尔效应。aldIb横向电场阻碍电子的偏转一、实验结果二、霍尔效应的微观机理洛伦兹力使电子偏转。当达到动态平衡时：霍耳系数：霍尔效应霍耳电压：三、霍尔效应的应用1.通过测量霍耳系数可以确定导电体

2、中载流子浓度。载流子浓度n是半导体材料的一个重要参数，其值远小于金属中的载流子浓度，所以，半导体的RH比金属材料大得多。半导体材料的载流子浓度受温度、杂质等因素影响大，因此，霍尔效应成为研究半导体材料载流子浓度随杂质、温度等因素变化提供了重要的测量方法。2.区分半导体材料霍耳系数正负与载流子电荷性质有关。++++––––(1)n型半导体++++––––(2)p型半导体霍尔效应3.霍尔效应测磁场给定工作电流I，只需测出霍尔电压，即可测出磁感应强度B。物理实验室可提供实验：(1)霍尔效应测螺线管轴向磁感应强度分布。(2)载流子浓度、电导率及迁移率。*4.磁流

3、体发电(演示2)使高温等离子体(导电流体)以高速进入发电通道(发电通道前后两面有磁极)，由于洛仑兹力作用，结果在发电通道上下两侧电极上产生电势差。不断提供高温高速的等离子体，就能在电极上连续输出电能。导电气体发电通道电极磁流体发电原理图霍尔效应霍尔效应现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关，等等。5.霍尔效应在汽车工业上的应用霍尔式点火脉冲发生器无磨损，免维护，能够适应恶劣的工作环境，还能精确地控制点

4、火正时，能够较大幅度提高发动机的性能。例如：汽车点火系统中，用霍尔传感器取代机械断电器，用作点火脉冲发生器。触发叶轮转动，当叶轮齿对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线被旁通，霍尔基片上的磁场消失，霍尔基片不产生感应电压；当气隙对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线通过霍尔基片，霍尔基片产生感应电压。在极低温、强磁场下：*量子霍耳效应：克里青（Klitzing）常量RK的测量准确到10-10。1980年克里青发现，B/Tn=4n=3n=21.39K，25.52A51015霍尔效应*分数量子霍耳效应：1982年崔琦和施特默（Störmer）发现在更强的磁场下（B>2

5、0T），n可以是分数，如1/2、1/3、1/4、1/5等，这称为分数量子霍耳效应。克里青因此获得了1985年诺贝尔物理学奖。劳克林、施特默和崔琦获得了1998年诺贝尔物理学奖。劳克林（Laughlin）成功地给出了理论解释。该效应表明，有携带分数电荷的准粒子存在。1980年：自旋霍尔效应2008年：量子阱中的反常量子霍尔效应(物理所)谢谢大家！