霍尔效应的研究及利用霍尔效应测磁场实验补充讲义07-9-19

《霍尔效应的研究及利用霍尔效应测磁场实验补充讲义07-9-19》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、霍尔效应的研究及利用霍尔效应测磁场实验补充讲义本实验所用仪器已更新为DH4501N三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪，该实验仪由信号源和测试架两部分组成。一、仪器说明（一）、DH4501N三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪信号源图1实验仪信号源的面板图图1所示为实验仪信号源的面板图。信号源部分可提供稳恒的励磁电流IM输出2，霍尔片工作电流IS输出8及VH/Vσ测量输入5。输出电流或输入电压的大小由实验仪面板上部的三位半数显表显示。励磁电流IM的恒流输出范围为0~0.500A，霍尔片工作电流Is的恒流输出范围为0~5.00mA。两路输出均

2、可由换向开关1、7切换电流的方向，以实现对称测量法测量。3、9为相应输出量的调节旋钮，6为毫伏表的调零旋钮。VH/Vσ测量输入端用于接入并测量霍尔片的输出霍尔电压VH或霍尔片长度L方向的电压降Vσ。VH或Vσ的测量由转换开关4进行切换。仪器背部为220V交流电源插座和开关，以及配DH4501N三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪测试架的专用插座。（二）、DH4501N三维亥姆霍兹线圈磁场测试架测试架由共轴线圈、装有霍尔元件的三维可移动探杆构成，如图2所示。1、载流共轴线圈两个圆线圈1、2装于底板3上，其中圆线圈1固定，圆线圈2可以

3、沿底板上的滑槽横向移动。松开圆线圈2底座上的紧固螺钉14，就可以用双手均匀地移动圆线圈2，以改变两个圆线圈间的距离。圆线圈2的移动范围为50~200mm。励磁电流通过圆线圈后面的插孔接入，可以单个使用或双个线圈串联使用。2、霍尔元件装置所用的霍尔元件4采用优质砷化镓材料制作成四端引出器件，其灵敏度>140mV／(mA·T)），温度漂移小。霍尔元件安装于探杆8的左前端，导线从探杆（铜管）中引出，连接到测试架后面板上的专用四芯插座。注意：实验中不要扯拉霍尔传感器的引出线，以防损坏！4图2三维亥姆霍兹线圈磁场测试架在探杆的右半

4、部标示出R、2R或R/2的位置，它们分别对应于圆线圈2在R、2R或R/2的位置。此时，当滑块位于刻度0时，探杆左端的霍尔元件处于两线圈的中点，由此所测得的X向的读数是以线圈对的中点位置为对称的。故在改变圆线圈2的位置的同时应改变探杆8相对于导轨7的位置。如若不然，则应对X向位置读数进行修正。3、三维可移动探杆滑块10可以沿导轨5左右移动，用于改变霍尔元件在X方向上的位置。移动时，用力要轻，速度不可过快，且不可以沿前后方向即Y向用力。如果滑块移动时阻力太大或松动，则应适当调节滑块上螺钉9的紧度。为防止Y向位置的改变，可以锁

5、紧导轨5右端的紧固螺钉13。松开导轨5右端的紧固螺钉13，轻推导轨5可使探杆沿导轨6均匀移动，从而改变霍尔元件在Y方向上的位置。松开紧固螺钉12，探杆8可以沿导轨7上下移动，用于改变霍尔元件在Z方向上的位置。装置的XYZ向均配有位置标尺，在测量三维磁场时，可以方便地确定空间磁场的三维坐标。（三）、主要技术参数1、IM：直流0~0.500A，最小可调精度：lmA，负载电阻范围：0~40Ω。2、IS：直流0~5.00mA，最小可调精度：10μA，负载电阻范围：0~1KΩ。3、VH：直流±0~19.9mV，3位半数字表测量，分

6、辨率10μV。Vσ：直流±0~999mV，3位半数字表测量，分辨率lmV。4、共轴线圈等效半径：100mm，线圈匝数：500匝/个，线圈电阻：约14Ω。5、霍尔元件灵敏度>140mV／(mA·T)，厚度d=0.2mm，宽度l=1.5mm，长度L=1.5mm。6、三维可移动装置X向移动距离±200mm，Y向移动距离±70mm，Z向移动距离±70mm。4（四）、使用方法1、按照仪器说明正确接线，尤其是IM与IS不能接错。不能扯拉霍尔元件的引出线!2、开机前先将IS和IM调节到最小，以防冲击电流将霍尔元件损坏。仪器使用前应预热

7、10~15分钟。测量过程中，信号源与测试架的VH/Vσ转换开关应处于相同位置。3、电压表调零：置IM、IS端开路，VH输入端短接，调节电压表的调零旋钮使其示值为零。4、调节不等位电势：置IM=0、IS为一定值，调节调零旋钮使电压表的示值为零。5、根据测量需要，同步调节共轴线圈之间的距离及探杆所处的位置。二、实验内容[实验项目1]1、测量霍尔元件的灵敏度2、测量半导体材料的电导率σ、霍尔系数RH、载流子浓度n及载流子迁移率μ[实验方法与步骤]1、按照使用方法连接信号源与测试架，将电压表调零；将信号源与测试架的VH/Vσ测量

8、转换开关都按至VH测量位置。2、预置仪器状态：取共轴线圈的距离为R（即a=100mm），探杆位置调至R处，X向导轨、Y向导轨、Z向导轨均置于0，并紧固相应的螺母，使霍尔元件位于亥姆霍兹线圈中心。3、测量霍尔元件的灵敏度（1）、保持励磁电流IM不变，改变IS，用对称法测量霍尔电压，绘制并分析VH-IS曲线，用图解法求K