霍耳效应实验报告举例-converted
以下为《霍耳效应实验报告举例-converted》的无排版文字预览，完整格式请下载
下载前请仔细阅读文字预览以及下方图片预览。图片预览是什么样的，下载的文档就是什么样的。
肇 庆 学 院
电子与电气工程 学院 大学物理实验 课 实验报告
19 级 电气(1) 班 c1 组 实验合作者 钟某某 实验日期 2020年11月27日
姓名: 伍某某 学号: ***2106 老师评定:
实验题目： 霍耳效应实验
【实验目的】
在恒定直流磁场中测量砷化镓霍耳元件霍耳电压与霍耳电流的关系；
霍耳电流恒定时测量砷化镓霍耳元件在直流磁场下的灵敏度；
用砷化镓霍耳元件测量矽钢片材料的磁化曲线；
测量电磁铁沿水平方向的磁场分布。
【实验原理】1．霍耳效应
霍耳电势差是这样产生的：当电流 IH 通过霍耳元件（假
设为 P 型）时，空穴有一定的漂移速度? ，垂直磁场对运动电荷产生一个洛伦兹力。
F ? q (?? B )
（1）
式中 q 为电子电荷，洛伦兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以有些偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场 E ，直到电场对载流子的作用力 FE ? qE 磁场作用的洛伦兹力相抵消为止，
即
q ( ?? B ) ? q E
（2）
这时电荷在样品中流动时将不再偏转，霍耳电势差就是由这个电场建立起来的。
如果是 N 型样品，则横向电场与前者相反，所以 N 型样品和 P 型样品的霍耳电势差有不同的符号， 据此可以判断霍耳元件的导电类型。
设 P 型样品的载流子浓度为 p ，宽度为? ，厚度为 d ，通过样品电流 IH ? pq??d ，则空穴的速度
? ? pq?d
代入（2）式有
E ? ? ? B
? I H B
pq? d
（3）
- 1 -
上式两边各乘以? ，便得到
U ? E? ? IH B ? R ? B
/
（4）
H pqd
H IH g
d
RH ?
1
称为霍耳系数，在应用中一般写成
pq
UH ? IH KH B
（5）
比例系数 K
? RH ? 1 称为霍耳元件灵敏度，单位为 mV / (mAgT ) ，一般要求 K 愈大愈好。 K 与
/
H d pqd H H
载流子浓度 p 成反比，半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小，所以都用半导体材料作为霍耳元件。
KH 与厚度 d 成反比，所以霍耳元件都做得很薄，一般只有0.2mm 厚。
由公式（5）可以看出，知道了霍耳片的灵敏度 KH ，只要分别测出霍耳电流 IH 及霍耳电势差UH 就可算出磁场 B 的大小，这就是霍耳效应测磁场的原理。
用霍耳元件测磁场
磁感应强度的计量方法很多，如磁通法、核磁共振法及霍耳效应法等。其中霍耳效应法具有能测交直流磁场，简便、直观、快速等优点，应用最广。
直流可调电源 E1 为电磁铁提供励磁电流 IM 。电源 E2 通过为霍耳元件提供霍耳电流 IH ， 当 E2 电源为直流时，可用一已知阻值的电阻取样其电压来测量霍耳电流，用数字电压表测量霍耳电压。
半导体材料有 N 型（电子型）和 P 型（空穴型）两种，前者载流子为电子，带负电；后者载流子为空穴，相当于带正电的粒子。由图可以看出，若载流子为电子则 4 点电位高于 3 点电位，UH 3g4 ? 0 ；若
载流子为空穴则 4 点电位低 3 点电位的，电位于UH 3g4 ? 0 ，如果知道载流子类型则可以根据UH 的正负
定出待测磁场的方向。
由于霍耳效应建立电场所需时间很短（经10?12 ~ 10?14 s ），因此通过霍耳元件 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 .0
4.0
2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
B/mT
155.5
155.6
155.7
155.6
155.6
155.4
155.4
X/mm
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
B/mT
155.3
155.0
154.8
143.1
63.3
32.6
20.6
作图：
/
图8 X 与 B 关系图
由图可知，磁场均匀区在 x=16mm 到x=-12mm 范围，可以认为磁感应强度比较均匀。
实验总结：写出自己实验时所获得的启示或掌握的知识。
[文章尾部最后300字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]请点击下方选择您需要的文档下载。
以上为《霍耳效应实验报告举例-converted》的无排版文字预览，完整格式请下载
下载前请仔细阅读上面文字预览以及下方图片预览。图片预览是什么样的，下载的文档就是什么样的。