霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求了解產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的物理過(guò)程及其測(cè)量磁場(chǎng)的原理和方法；驗(yàn)證霍爾電流與霍爾電壓的線性關(guān)系；測(cè)定勵(lì)磁電流與霍爾電壓線性關(guān)系的范圍.實(shí)驗(yàn)儀器和用具LH-A型霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器一臺(tái)、HF-CF型測(cè)試儀一臺(tái)、導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容和方法實(shí)驗(yàn)原理：霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫磁力的作用引起的偏轉(zhuǎn)。將半導(dǎo)體置于圖1所示的電場(chǎng)中。半導(dǎo)體長(zhǎng)度為，寬度為，厚度為，外磁場(chǎng)沿z軸方向，若半導(dǎo)體中通有電流，沿x軸方向，垂直于，則現(xiàn)在和方向，即沿y方向，出現(xiàn)一個(gè)橫向電位差，這一現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，其橫向電壓稱霍爾電壓. 設(shè)有橫向均勻磁場(chǎng)作用在一束以速度為的電子流上，運(yùn)動(dòng)電荷受到洛倫磁力為：………...(1)其方向沿y軸負(fù)方向，造成電子流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，被推向半導(dǎo)體的下側(cè)（M面），在M上形成負(fù)電荷積累，而相對(duì)上側(cè)（N面）形成正電荷積累，使M,N面之間建立了電場(chǎng)，其方向沿y軸方向，兩側(cè)的霍爾電壓； 電子在霍爾電場(chǎng)中受到一個(gè)靜電場(chǎng)力：…………..(2)沿y軸正方向，它將阻礙電子相M面積聚。隨著電荷的增加，電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，直到達(dá)到平衡，這時(shí)候有： ………..…..(3)設(shè)半導(dǎo)體薄片中電子濃度為，則有：所以霍爾電壓為：………...……..(4)式中，稱為霍爾系數(shù)，它取決于材料的性質(zhì)，是反映材料霍爾效應(yīng)的重要參數(shù)可以知道；稱為霍爾靈敏度，它取決于材料性質(zhì)和幾何尺寸，對(duì)于霍爾片來(lái)說(shuō)是個(gè)常數(shù)，單位為.對(duì)于選定的霍爾片，保持通過(guò)它的工作電流值不變，霍爾電壓與被測(cè)的電磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比： ……….........(5)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法(1)測(cè)繪曲線，保持不變，調(diào)節(jié)霍爾元件位置使電壓表值最大，調(diào)節(jié)并依次改變勵(lì)磁電流和霍爾電流的方向，將霍爾電壓記錄在表中。(2)測(cè)繪曲線，保持不變，調(diào)節(jié)霍爾元件位置使電壓表值最大，調(diào)節(jié)并依次改變勵(lì)磁電流和霍爾電流的方向，將霍爾電壓記錄在表中。四、誤差來(lái)源及分析1．誤差來(lái)源：（1）電熱和溫差帶來(lái)的附加電壓。（2）由于霍爾片表面不均勻，使電極位置不勻稱，造成不等勢(shì)電壓。2．分析：采用換測(cè)法消除不等勢(shì)電壓。取電流和磁場(chǎng)的四種狀態(tài)分別測(cè)電壓得。求這四個(gè)電壓絕對(duì)值的平均值即：.五、數(shù)據(jù)處理分析及結(jié)果1．測(cè)繪曲線，保持不變，在表格中記錄霍爾電壓。1.009.5-9.58.78.79.12.0019.0-8.7-17.417.418.23.0028.5-28.4-26.126.127.2754.0037.9-37.834.734.833.85.0047.4-47.3-43.443.545.46.0056.9-56.8-52.052.254.4757.0066.4-66.3-60.760.863.558.0075.8-75.6-69.169.471.2259.0085.2-85.0-84.978.183.310.084.8-94.6-86.586.790.65用最小二乘法可知關(guān)聯(lián)系數(shù)2．測(cè)繪曲線，保持不變，在表格中記錄霍爾電壓。100.011.1-11.1-7.17.19.1200.020.1-20.0-16.216.218.125300.028.9-28.8-24.824.926.85400.038.2-38.1-34.134.236.15500.047.1-47.0-43.043.140.05600.056.7-56.6-52.652.754.65700.065.6-65.5-61.461.563.5800.074.8-74.8-70.