大學物理利用霍爾元件測磁場

1、大學物理實驗用霍爾元件測磁場 實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料一、實驗目的一、實驗目的學習用霍爾元件測量長直螺線管的軸向磁場分布學習用霍爾元件測量長直螺線管的軸向磁場分布了解產生霍爾效應的物理過程了解產生霍爾效應的物理過程學習學習“對稱測量法對稱測量法”消除負效應的影響，測量消除負效應的影響，測量試樣的試樣的V VHHI IS S 和和V VHHI I曲線曲線確定試樣的導電類型、載流子濃度以及遷移率確定試樣的導電類型、載流子濃度以及遷移率實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內

2、容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料二、實驗原理二、實驗原理OyzxBIHHIBVK IBnqd1、霍爾電動勢、霍爾電動勢dHV、樣品的導電類型、樣品的導電類型P型：空穴導電型：空穴導電，在如圖條件下，在如圖條件下，點高于點高于N型：電子導電型：電子導電，在如圖條件下，在如圖條件下，A點高于點高于BvHV:霍爾電動勢霍爾電動勢:霍爾器件的靈敏度霍爾器件的靈敏度1HRnq:材料的霍爾系數(shù)材料的霍爾系數(shù)nqdKH1實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料二、實驗原理二、實驗原理、霍爾元件的參數(shù)、霍爾元件的參數(shù)（1）遷

3、移率）遷移率vEHKd電導率電導率/nq平均漂移速率平均漂移速率等位面等位面電壓端電壓端電流端電流端、附加電動勢、附加電動勢電熱（愛廷豪森效應）電熱（愛廷豪森效應）溫差（能斯特效應里紀勒杜克效應）溫差（能斯特效應里紀勒杜克效應）不等電位差（零位誤差）不等電位差（零位誤差）實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料對稱測量法消除副效應對稱測量法消除副效應霍爾元件上測得電壓是由各種附加效應所產生的附加電壓霍爾元件上測得電壓是由各種附加效應所產生的附加電壓疊加的結果。附加電壓包括不等位電勢疊加的結果。附加電壓包括不等位電勢U0

4、（與（與IS有關），有關），愛廷豪森效應愛廷豪森效應UE（與（與IS、B都有關），能斯特效應都有關），能斯特效應UN（與（與B有關）和里紀有關）和里紀勒杜克效應勒杜克效應UR（與（與B有關）有關）二、實驗原理二、實驗原理實測電壓實測電壓: U=UH+UE+UN+UR+U0+U（儀器誤差）（儀器誤差） +Is,+B: U1=UH+UE+UN+UR+U0+U+Is,-B: U2=-UH-UE-UN-UR+U0+U -Is,-B: U3=UH+UE-UN-UR-U0+U -Is,+B: U4=-UH-UE+UN-UR-U0+U對稱測量法對稱測量法UH=(U1-U2+U3-U4)/4=UH+ U實驗目

5、的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料二、實驗原理二、實驗原理、螺線管的磁場、螺線管的磁場121(coscos)2BnIR1A2A21p12nInIxB實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料三、實驗儀器三、實驗儀器 TH 型型 測試儀測試儀 S 螺線管磁場H 霍爾效應VH、VO(mv)IS、IM(A)功能切換功能切換SHIS調節(jié)調節(jié)IM調節(jié)調節(jié)測量選擇測量選擇ISIMVH、VO輸入輸入IS輸輸出出IM輸輸出出杭州天科技術實業(yè)有限公司杭州天科技術實

6、業(yè)有限公司杭州天煌電器設備廠杭州天煌電器設備廠調零調零+-THHTHH霍爾效應實驗測試儀霍爾效應實驗測試儀勵磁電流勵磁電流工作電流工作電流實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料三、實驗儀器三、實驗儀器 THHTHH霍爾效應實驗組合儀霍爾效應實驗組合儀Is換向換向IM 換向換向VHIs輸入輸入IM 輸入輸入電磁鐵電磁鐵樣品樣品樣品架樣品架x y 調節(jié)調節(jié)實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料VH輸出輸出實驗連線圖實驗連線圖實驗目的實驗目的 實

7、驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料四、實驗內容與步驟四、實驗內容與步驟 、測量試樣的、測量試樣的V VH HI IS S 和和V VHHI I曲線，確定樣品的導電類型、曲線，確定樣品的導電類型、載流子濃度以及遷移率載流子濃度以及遷移率IS/mAV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4 /mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is1.001.502.002.503.003.504.00（1 1）實驗儀雙刀開關倒向）實驗儀雙刀開關倒向“V VHH”，測試儀功能選擇置于，測試儀功能選擇置于“V

8、 VH H”IM=0.5A,=0.5A,測繪測繪V VH HI IS S 曲線曲線實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料四、實驗內容與步驟四、實驗內容與步驟 2 2、保持、保持I IS S 的值不變（的值不變（ I IS S = =3.00mA3.00mA），測繪曲線），測繪曲線VHI載流子濃度以及遷移率載流子濃度以及遷移率IM/AV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4 /mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.3000.4000.5000.6000.7000.8

9、00注意記錄電磁鐵規(guī)格數(shù)值k，單位為高斯(Gs/A)或特斯拉(T/A, 10kGs/A) ，表示線圈通入1A電流產生磁場強度數(shù)值，勵磁電流 IM 決定磁場強度的大?。築=k IM實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料四、實驗內容與步驟四、實驗內容與步驟 （3 3）實驗儀雙刀開關倒向）實驗儀雙刀開關倒向“V VOO”，測試儀功能選擇置于，測試儀功能選擇置于“V Vo o”在零磁場下，在零磁場下，Is=0.2mA,=0.2mA,測量測量V Vo o（實驗中不測這一項實驗中不測這一項）（）確定樣品的導電類型（）確定樣品的導

10、電類型( (不做不做) )，并求，并求RH ,HHSV dRI BB kIM， k 0.378T/A，d 510-4m 3.78kGs/A用國際單位計算用國際單位計算實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料四、實驗內容與步驟四、實驗內容與步驟 x1x2xV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVHB+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.00.00.50.01.00.01.50.02.00.0注意紀錄線圈的霍爾靈敏度注意紀錄線圈的霍爾靈敏度KH，單位，單位mV/ (mA kGS) 儀器特色儀器特色: :折疊

11、尺的應用折疊尺的應用 B = 1000VH / (KH IS) 、測量螺線管軸線上磁場分布、測量螺線管軸線上磁場分布（ IM=0.600A=0.600A， IS=6.00mA)=6.00mA)實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料五、報告要求五、報告要求2 2、做、做IMVH曲線曲線3 3、做、做ISVH曲線曲線4 4、計算、計算 按國際單位計算按國際單位計算HHSV dRI B5 5、作螺線管軸線上磁場分布曲線、作螺線管軸線上磁場分布曲線1 1、原始數(shù)據(jù)抄入正文、原始數(shù)據(jù)抄入正文, ,正確計算正確計算V VHH和和

12、B B6 6、寫實驗結論與討論、寫實驗結論與討論7 7、回答教材上的問題、回答教材上的問題(1(1、2)2)實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料（1 1）厄廷豪森（）厄廷豪森（Eting hausenEting hausen）效應引起的電勢差）效應引起的電勢差由于電子實際上并非以同一速度v沿X軸負向運動，速度大的電子回轉半徑大，能較快地到達接點3的側面，從而導致3側面較4側面集中較多能量高的電子，結果

13、3、4側面出現(xiàn)溫差，產生溫差電動勢（）能斯特（）能斯特（NernstNernst）效應引起的電勢差）效應引起的電勢差 NVNV焊點1、2間接觸電阻可能不同，通電發(fā)熱程度不同，故1、2兩點間溫度可能不同，于是引起熱擴散電流。與霍爾效應類似，該熱電流也會在3、4點間形成電勢差IBVENV的方向僅與B的方向有關。 七、閱讀材料七、閱讀材料實驗目的實驗目的 實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗內容和步驟實驗內容和步驟 報告要求報告要求閱讀材料閱讀材料RV（）里紀（）里紀勒杜克（勒杜克（RighiLeducRighiLeduc）效應產生的電勢差）效應產生的電勢差在能斯特效應的熱擴散電流的載流子由于速度不在能斯特效應的熱擴散電流的載流子由于速度不同，一樣具有厄廷豪森效應，又會在同，一樣具有厄廷豪森效應，又會在3 3、4 4點間形成溫點間形成溫差電動勢差電動勢的正負僅與的正負僅與B B的方向有關，而與的方向有關，而與I I的方向無關。的方向無關