霍爾效應實驗71585課件

霍爾效應實驗EdwinHall（1855～1938）

霍爾效應是霍爾(Hall)24歲時在美國霍普金斯大學研究生期間，研究關于載流導體在磁場中的受力性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的一種現(xiàn)象。一、實驗目的

1．熟悉霍爾效應原理及霍爾元件有關參數(shù)的含義。2．測繪霍爾元件的—，—曲線，了解霍爾電勢差與霍爾元件工作電流、磁感應強度B及勵磁電流之間的關系。3．學習用“對稱交換測量法”消除負效應產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。三、實驗原理YXZ4312dB(1-1)霍爾效應的解釋+++++++

+-------LxBbYd現(xiàn)研究一個長度為L、寬度為d的N型半導體材料制成的霍爾元件。當沿X方向通以電流后，載流子（對N型半導體是電子）e將以平均速度v沿與電流相反的方向運動，在磁感應強度為B的磁場中，電子將受到洛侖茲力的作用，其大小為ezv的方向可以由右手定則決定。在的作用下，電荷將在元件沿y的兩端面堆積形成電場它會對載流子產(chǎn)生一靜電力，其大小為它的方向與洛侖茲力相反，即它是阻止電荷繼續(xù)堆積。+++++++

+-------LxBbYZdeV將代入可得可改寫為就是霍爾系數(shù)（1）愛廷豪森效應

1887年愛廷豪森發(fā)現(xiàn)，由于載流子的速度服從統(tǒng)計分布，它們在磁場的作用下，速度大的受到的洛侖茲力大，繞大圓軌道運動，速度小則繞小圓軌道運動，這樣導致霍爾元件的一端較另一端具有較多的能量而形成一個橫向的溫度梯度。因而產(chǎn)生溫差效應，形成電勢差，記為，的大小與正負符號與I、B的大小和方向有關，跟與I、B的關系相同，所以不能在測量中消除。

（2）倫斯脫效應由圖所示由于輸入電流端引線a、b點處的電阻不相等，通電后發(fā)熱程度不同，使a和b兩端之間出現(xiàn)熱擴散電流，在磁場的作用下，在c、e兩端出現(xiàn)橫向電場，由此產(chǎn)生附加電勢差，記為。其方向與無關，只隨磁場方向而變。1234abce1(4)不等位電勢差不等電勢差是由于霍爾元件的材料本身不均勻，以及電壓輸入端引線在制作時不可能絕對對稱地焊接在霍爾片的兩側，如圖所示。因此，當電流流過霍爾元件時，在電極3、4間也具有電勢差，記為，其方向只隨方向不同而改變，與磁場方向無關。324ce

副效應的消除

根據(jù)以上副效應產(chǎn)生的機理和特點，除愛廷豪森副效應外，其余的都可利用異號測量法消除影響，因而需要分別改變和B的方向，測量四組不同的電勢差，然后做適當數(shù)據(jù)處理，而得到。取+、+測得取+、-測得取–、+測得取–、-測得消去、和得因為，所以五、數(shù)據(jù)處理1.計算霍爾元件零位電勢

和不等位電阻

。2.繪出

—曲線，驗證線性關系

。3.繪出

曲線，驗證線性關系的范圍，分析當達到一定值以后，直線斜率變化的原因

。4.計