霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)71585課件

霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)EdwinHall（1855～1938）

霍爾效應(yīng)是霍爾(Hall)24歲時(shí)在美國(guó)霍普金斯大學(xué)研究生期間，研究關(guān)于載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種現(xiàn)象。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．熟悉霍爾效應(yīng)原理及霍爾元件有關(guān)參數(shù)的含義。2．測(cè)繪霍爾元件的—，—曲線，了解霍爾電勢(shì)差與霍爾元件工作電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度B及勵(lì)磁電流之間的關(guān)系。3．學(xué)習(xí)用“對(duì)稱(chēng)交換測(cè)量法”消除負(fù)效應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。三、實(shí)驗(yàn)原理YXZ4312dB(1-1)霍爾效應(yīng)的解釋+++++++

+-------LxBbYd現(xiàn)研究一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、寬度為d的N型半導(dǎo)體材料制成的霍爾元件。當(dāng)沿X方向通以電流后，載流子（對(duì)N型半導(dǎo)體是電子）e將以平均速度v沿與電流相反的方向運(yùn)動(dòng)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)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(chǎng)它會(huì)對(duì)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(xiě)為就是霍爾系數(shù)（1）愛(ài)廷豪森效應(yīng)

1887年愛(ài)廷豪森發(fā)現(xiàn)，由于載流子的速度服從統(tǒng)計(jì)分布，它們?cè)诖艌?chǎng)的作用下，速度大的受到的洛侖茲力大，繞大圓軌道運(yùn)動(dòng)，速度小則繞小圓軌道運(yùn)動(dòng)，這樣導(dǎo)致霍爾元件的一端較另一端具有較多的能量而形成一個(gè)橫向的溫度梯度。因而產(chǎn)生溫差效應(yīng)，形成電勢(shì)差，記為，的大小與正負(fù)符號(hào)與I、B的大小和方向有關(guān)，跟與I、B的關(guān)系相同，所以不能在測(cè)量中消除。

（2）倫斯脫效應(yīng)由圖所示由于輸入電流端引線a、b點(diǎn)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(kuò)散電流，在磁場(chǎng)的作用下，在c、e兩端出現(xiàn)橫向電場(chǎng)，由此產(chǎn)生附加電勢(shì)差，記為。其方向與無(wú)關(guān)，只隨磁場(chǎng)方向而變。1234abce1(4)不等位電勢(shì)差不等電勢(shì)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(shí)不可能絕對(duì)對(duì)稱(chēng)地焊接在霍爾片的兩側(cè)，如圖所示。因此，當(dāng)電流流過(guò)霍爾元件時(shí)，在電極3、4間也具有電勢(shì)差，記為，其方向只隨方向不同而改變，與磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān)。324ce

副效應(yīng)的消除

根據(jù)以上副效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和特點(diǎn)，除愛(ài)廷豪森副效應(yīng)外，其余的都可利用異號(hào)測(cè)量法消除影響，因而需要分別改變和B的方向，測(cè)量四組不同的電勢(shì)差，然后做適當(dāng)數(shù)據(jù)處理，而得到。取+、+測(cè)得取+、-測(cè)得取–、+測(cè)得取–、-測(cè)得消去、和得因?yàn)?，所以五、?shù)據(jù)處理1.計(jì)算霍爾元件零位電勢(shì)

和不等位電阻

。2.繪出

—曲線，驗(yàn)證線性關(guān)系

。3.繪出

曲線，驗(yàn)證線性關(guān)系的范圍，分析當(dāng)達(dá)到一定值以后，直線斜率變化的原因

。4.計(jì)