霍尔效应及其应用实验报告

霍尔效应一般极为微弱,但在高纯度的半导体中比较明显,因为半导体材料的载流子迁移率很高,电阻率也比较大.实用中为提高霍尔元件的灵敏度,将元件制成很薄、很小的矩形。

实验原理

静止的载流导体位于磁场中(三个条件,静止、通电导体、磁场),当电流i的方向与磁场的方向有一定夹角时,在垂直于电流和磁场方向的载流导体的两侧面之间会产生电动势,电流方向与磁场方向垂直时,产生的电动势最大,这一现象称为霍尔效应.霍尔效应的本质是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起偏转,当带电粒子被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向产生正、负电荷的聚集,从而在材料中形成附加的横向电场.

实验内容、方法、实验报告要求

由于产生霍尔效应的同时还伴随着多种副效应,使得测量过程包含着系统误差,为减小或消除系统误差,采用对称测量法,然后求各次测量的平均值,要正确应用公式(va-vb+vc-vd)/4≈vh,需正确定义is、im的方向.

1、测绘电磁铁气隙中磁感应强度b沿x方向的分布曲线,作b―x图.用表4.7.5记录数据,用公式(20)计算各点磁感应强度b的值,调节im为0.8a,is为1.0ma,电磁铁气隙边长(x方向)为50mm；

2、测绘vh―im关系曲线,用表4.7.3记录数据,调节is为1.0ma,霍尔元件置于电磁铁气隙中心；

3、测绘vh―is关系曲线,用表4.7.1记录数据,,调节im为1.0a,调节is从0.1~1.0ma(间隔0.1ma),霍尔元件置于电磁铁气隙中心,根据中心点的磁感应强度b应用公式(9)计算霍尔元件材料的霍尔系数rh；

4、测量霍尔元件的电导率、载流子迁移率,用表4.7.2记录数据,调节is从0.2~1.0ma(间隔0.1ma),绘制is―v0曲线；