利用霍爾元件測(cè)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn) ppt課件

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)用霍爾元件測(cè)磁場(chǎng) 深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料霍爾效應(yīng)v 在均勻磁場(chǎng)中放一金屬板，使板面與磁場(chǎng)方向垂直，在金屬薄板中沿著與磁場(chǎng)垂直的方向通電流時(shí)，金屬薄板的兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)電位差，這一景象被稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)慣用霍爾元件丈量長(zhǎng)直螺線管的軸向磁場(chǎng)分布學(xué)慣用霍爾元件丈量長(zhǎng)直螺線管的軸向磁場(chǎng)分布了解產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的物理過(guò)程了解產(chǎn)生霍爾

2、效應(yīng)的物理過(guò)程學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)“對(duì)稱丈量法消除負(fù)效應(yīng)的影響，丈量對(duì)稱丈量法消除負(fù)效應(yīng)的影響，丈量試樣的試樣的VHIS VHIS 和和VHIVHI曲線曲線確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理OyzxBIHHIBVK IBnqd1、霍爾電動(dòng)勢(shì)、霍爾電動(dòng)勢(shì)dHV、樣品的導(dǎo)電類型、樣品的導(dǎo)電類型P型：空穴導(dǎo)電，在如圖條件下，點(diǎn)高于型：空穴導(dǎo)電，在如圖條件下，點(diǎn)高于N型：電子導(dǎo)電，在如圖條件下，型：電子導(dǎo)電，在如圖條件下，A點(diǎn)高于

3、點(diǎn)高于BvHV：霍爾電動(dòng)勢(shì)：霍爾電動(dòng)勢(shì)HK：資料的霍爾系數(shù)：資料的霍爾系數(shù)1HRnq實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理、霍爾元件的參數(shù)、霍爾元件的參數(shù)1遷移率遷移率vEHKd電導(dǎo)率電導(dǎo)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(dòng)勢(shì)、附加電動(dòng)勢(shì)電熱愛廷豪森效應(yīng)電熱愛廷豪森效應(yīng)溫差能斯特效應(yīng)里紀(jì)勒杜克效應(yīng)溫差能斯特效應(yīng)里紀(jì)勒杜克效應(yīng)不等電位差零位誤差不等電位差零位誤差實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)

4、告要求閱讀材料閱讀材料對(duì)稱丈量法消除副效應(yīng)對(duì)稱丈量法消除副效應(yīng)經(jīng)過(guò)改動(dòng)磁場(chǎng)的方向或改動(dòng)霍爾電流的方向，即分別丈經(jīng)過(guò)改動(dòng)磁場(chǎng)的方向或改動(dòng)霍爾電流的方向，即分別丈量四組不同方向的量四組不同方向的Is和和B組合的組合的VAA，然后求平均，然后求平均44321VVVVVH+B，+I VAA=V1 :V1+V-B，+I VAA=-V2 :-V2+V+B，-I VAA=-V4 :-V4+V-B，-I VAA=V3 :V3+V二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理、螺線管的磁場(chǎng)、螺線

5、管的磁場(chǎng)121(coscos)2BnIR1A2A21p12nInIxB實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器 TH 型型 測(cè)試儀測(cè)試儀 S 螺線管磁場(chǎng)H 霍爾效應(yīng)VH、VO(mv)IS、IM(A)功能切換功能切換SHIS調(diào)理調(diào)理IM調(diào)理調(diào)理丈量選擇丈量選擇ISIMVH、VO輸入輸入IS輸輸出出IM輸輸出出杭州天科技術(shù)實(shí)業(yè)杭州天科技術(shù)實(shí)業(yè)杭州天煌電器設(shè)備廠杭州天煌電器設(shè)備廠調(diào)零調(diào)零+-THHTHH霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和

6、步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器 THHTHH霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)組合儀霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(diào)理調(diào)理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料VH輸出輸出實(shí)驗(yàn)連線圖實(shí)驗(yàn)連線圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 、丈量試樣的、丈量試樣的VHIS VHIS 和和VHIVHI曲線，確

7、定樣品的導(dǎo)電類曲線，確定樣品的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率型、載流子濃度以及遷移率1 1實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向?qū)嶒?yàn)儀雙刀開關(guān)倒向“VH“VH，測(cè)試儀功能選擇置于，測(cè)試儀功能選擇置于“VH“VHIM=0.6A,IM=0.6A,測(cè)繪測(cè)繪VHIS VHIS 曲線曲線實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 2 2、堅(jiān)持、堅(jiān)持IS IS 的值不變的值不變 IS =3.00mA IS =3.00mA，測(cè)繪曲線，測(cè)繪曲線VHIVHI載流子濃度以及遷移率載流子濃度以及遷移率留意記錄電磁鐵規(guī)格數(shù)值k，

8、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(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值，勵(lì)磁電流 IM 決議磁場(chǎng)強(qiáng)度的大?。築=k IM實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 3 3實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向?qū)嶒?yàn)儀雙刀開關(guān)倒向“VOVO，測(cè)試儀功能選擇置于，測(cè)試儀功能選擇置于“VoVo在零磁場(chǎng)下，在零磁場(chǎng)下，Is=0.2mA,Is=0.2mA,丈量丈量VoVo實(shí)驗(yàn)中不測(cè)這一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中不測(cè)這一項(xiàng)確定樣品的導(dǎo)電類型確定樣品的導(dǎo)電類型( (不做不做) )，并求，并求RH ,RH ,HH

9、SV dRI B實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 留意紀(jì)錄線圈的霍爾靈敏度留意紀(jì)錄線圈的霍爾靈敏度KH，單位，單位mV/ (mA kGS) 儀器特征儀器特征: :折疊尺的運(yùn)用折疊尺的運(yùn)用 B = 1000VH / (KH IS) 、丈量螺線管軸線上磁場(chǎng)分布、丈量螺線管軸線上磁場(chǎng)分布 IM=0.600AIM=0.600A， IS=6.00mA)IS=6.00mA)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料

10、五、報(bào)告要求五、報(bào)告要求2 2、做、做IMVHIMVH曲線曲線3 3、做、做ISVHISVH曲線曲線4 4、計(jì)算、計(jì)算 按國(guó)際單位計(jì)算按國(guó)際單位計(jì)算HHSV dRI B5 5、作螺線管軸線上磁場(chǎng)分布曲線、作螺線管軸線上磁場(chǎng)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(jì)算正確計(jì)算VHVH和和B B6 6、總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得、總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得, ,寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論7 7、回答教材上的問(wèn)題、回答教材上的問(wèn)題. .實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)

11、容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)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(yīng)引起的電勢(shì)差效應(yīng)引起的電勢(shì)差由于電子實(shí)踐上并非以同一速度v沿X軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，速度大的電子回轉(zhuǎn)半徑大，能較快地到達(dá)接點(diǎn)3的側(cè)面，從而導(dǎo)致3側(cè)面較4側(cè)面集中較多能量高的電子，結(jié)果3、4側(cè)面出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)能斯特能斯特NernstNernst效應(yīng)引起的電勢(shì)差效應(yīng)引起的電勢(shì)差 NVNV焊點(diǎn)1、2間接觸電阻能夠不同，通電發(fā)熱程度不同，故1、2兩點(diǎn)間溫度能夠不同，于是引起熱分散電流。與霍爾效應(yīng)類似，該熱電流也會(huì)在3、4點(diǎn)間構(gòu)成電勢(shì)差I(lǐng)BVENV的方向僅與B的方向有關(guān)。 七、閱讀資料七、閱讀資料實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料RV里紀(jì)里紀(jì)勒杜克勒杜克RighiLeducRighiLeduc效應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)差效應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)差在能斯特效應(yīng)的熱分散電流的載流子由于速度不在能斯特效應(yīng)的熱分散電流的載流子由于速度不同，一樣具有厄廷豪森效應(yīng)，又會(huì)在同，一樣具有厄廷豪森效應(yīng)，又會(huì)在3 3、4 4點(diǎn)間構(gòu)成溫點(diǎn)間構(gòu)成溫差電動(dòng)勢(shì)差電動(dòng)勢(shì)的正負(fù)僅與的正負(fù)僅與B B的方向有關(guān)，而與的方向有關(guān)，而與I I的方向無(wú)關(guān)。的方向無(wú)關(guān)。 0V4 4不等電勢(shì)效應(yīng)引起的電勢(shì)差不