用霍尔效应测量磁场分布-四川大学

霍耳效应法测量磁场实验指导1.实验内容:2.测定霍耳器件的霍耳灵敏度、霍耳系数和载流子浓度3.测量电磁铁磁极气隙间磁感应强度的横向分布实验步骤:..1.实验系统的连接、初始设置与参数记录（1）分别连接好实验仪上“I S输入”、“I M输入”、“V H、Vσ输出”端与测量仪面板“Is输出”、“I M 输出”、“V H、Vσ输入”端之间的导线；开机前将“I S调节”、“I M调节”旋钮逆时针方向旋到底。

（2）将霍耳元件位置调整到电磁铁气隙内中心附近（其水平位置标尺为0.0mm处）,记录仪器电磁铁线圈上的标签上的励磁常数α值(其数值按1 KGS/A＝0.1T/A单位换算成T/A值记录)。

（3）将实验仪上霍耳元件电流换向开关“K1”、励磁电流换向开关“K3”均掷向正向位置, “VH、Vσ”输出开关和测量仪面板上的“VH、Vσ”选择开关均选在VH位置。

2.霍耳灵敏度测量操作（1）接通实验测试仪电源, 调节励磁电流使IM＝0.500A；（2）调节霍耳元件工作电流, 分别使IS＝0.50mA、1.00mA、1.50mA、2.00mA、2.50mA、3.00mA, 测量记录各IS值下电流换向开关“K1”和“K3”分别在“++”、“+-”、“--”、“-+”四种组合方式下的霍耳电压V1、V2、V3、V4, 数据记录表格如下：..3.电磁铁磁极气隙间磁感应强度的横向分布测量保持励磁电流IM＝0.500A, 霍耳元件工作电流IS＝3.00mA, 分别测量记录霍耳探头水平位置处在x ＝0.0mm、10.0mm、20.0mm、23.0mm、26.0mm、29.0mm、32.0mm、35.0mm、38.0mm、41.0mm等处时, 电流换向开关“K1”和“K3”分别在“++”、“+-”、“--”、“-+”四种组合方式下的霍耳电压V1、V2、V3、V4, 数据记录表格如下：1. 实验数据处理指导:表一中, 各KHi 值不确定度计算式为： 其中： 01.0%8.0+⨯=∆S S I I mA ； 001.0%8.0+⨯=∆M M I I A 2/)m V 01.0%5.0(+⨯=∆H H V V2. 计算出表一中6个KH 值的平均值 、及其不确定度的A 类分量 值和不确定度B 类分量 值, 再合成为 值。

利用霍尔效应测量磁场实验报告嘿，大家好！今天咱们聊聊一个有趣的话题——霍尔效应和它怎么帮助我们测量磁场。

霍尔效应可不是个什么高大上的词，其实它就像是你在超市里逛的时候，突然发现了一块打折的巧克力，兴奋得差点儿跳起来的那种感觉。

简单来说，霍尔效应就是当电流通过导体，置于一个磁场中时，导体的横向会产生一个电压。

这个小小的电压就能告诉我们磁场的强弱，简直是“雷声大，雨点小”的好帮手。

在实验开始之前，咱们得准备一些器材。

准备一块薄薄的半导体材料，像是石墨烯那种，真是个好玩意儿。

接着是一些电线、直流电源，还有一个可以测量电压的仪器。

别忘了磁铁哦！你知道的，磁铁就像是孩子们的玩具，总能吸引到小朋友们的目光。

在这次实验中，磁铁可是主角，得让它发挥出色。

好啦，准备工作就绪，咱们开始吧！先把半导体放在磁铁的旁边，电流从一端流入，哇，瞬间就像开了个小派对一样，电子们欢快地舞动起来。

然后，咱们测量一下横向产生的电压。

哇，看看！电压上升了，这就像你在看电影时，发现情节越来越紧张，心情也跟着高涨起来。

咱们换个磁铁，试试不同的磁场强度。

这时候，电压又有了变化。

你想啊，就像是在调味料一样，盐多了就咸，糖多了就甜，磁场的强度改变了，电压也跟着变动。

这种变化让人感受到科学的魅力，就像是在解开一个个小谜题，真是让人心跳加速。

咱们还可以通过公式来计算磁场的强度。

公式看起来有点复杂，但其实就像做数学题，慢慢来，总能找到答案。

这时候，脑子里得想着“耐心是美德”这句话，慢慢理清楚关系。

把测得的电压和电流代入公式，就能得出磁场的强度。

哇，心中那个小小的成就感，简直像喝了杯提神的咖啡，整个人都清醒了。

实验过程中，总有一些小插曲，哈哈。

有一次，磁铁没粘住，半导体差点儿摔下来，吓得我心里“咯噔”一下。

不过，没关系，科学本来就是要试错的嘛，关键是要勇于尝试。

每一次小意外都是学习的机会，就像生活中的小波折，让我们更加成熟。

整理实验数据的时候，咱们得分析一下结果。

实验16 用霍尔效应法测量磁场在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范围可从~1015-310T （特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。

常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。

一般地，霍尔效应法用于测量10~104-T 的磁场。

此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。

但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。

用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显著的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（N 型或P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。

如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更为广阔的应用前景。

了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。

【实验目的】1. 了解霍尔效应产生的机理。

2. 掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。

3. 学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。

4.研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。

【仪器用具】TH-H/S 型霍尔效应/螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。

【实验原理】1. 霍尔效应产生的机理置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。

特别是在半导体样品中，霍尔效应更加明显。

霍尔电压从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。

实验二十二霍尔效应测量磁场
霍尔效应是指当导体（通常是金属或半导体）中有电流流过时，如果将一个垂直于电流方向的外加磁场加入，则在导体两侧会产生一定的电势差（称为霍尔电势），这种现象就是霍尔效应。

利用霍尔效应可以测量磁场强度。

下面是关于霍尔效应测量磁场实验的分析与总结：
实验原理：
当一块导体（霍尔元件）被垂直于磁场放置时，磁场会对电子的运动轨迹产生影响，导致电子在导体中积累，并产生电势差。

这个电势差称为霍尔电势（VH），霍尔电势与磁场强度（B）、电流强度（I）、导体材料和几何尺寸有关。

霍尔电势的大小可以通过测量导体两端的电压差来确定。

实验步骤：
1.将霍尔元件放置在磁场中心。

2.将电流通过霍尔元件。

3.测量霍尔电势，可以通过连接外部电压表来测量电势差。

4.改变磁场强度或电流强度并重新测量霍尔电势。

5.记录数据并进行数据处理。

实验总结：
1.霍尔效应可以用来测量磁场强度，它是一种简便、快速、精度高的磁场测量方法。

2.实验中需要注意的是，霍尔元件必须垂直于磁场，否则测量
结果会产生误差。

3.实验中需要选择合适的电流强度和测量范围，以保证测量结果的准确性和稳定性。

4.实验过程中需要进行数据处理和分析，以获得更加准确的测量结果。

5.霍尔效应不仅可以用于磁场测量，还可以用于其他领域的研究，如半导体物理、热电测量等。

实验 --利用霍尔效应测量磁场大学物理实验预报告姓名。

实验班号。

实验号。

实验十三利用霍尔效应测量磁场实验目的：本实验旨在通过利用霍尔效应测量磁场，掌握测量磁场的方法和技巧，加深对霍尔效应原理的理解。

实验原理及仪器介绍：测量磁场需要测出的物理量包括磁场强度、霍尔电压、电流等。

计算磁场强度的公式为B=μI/2πr，其中μ为真空磁导率，I为电流，r为磁场中心到导线的距离。

在实验中，除了霍尔电压外，还会受到其他因素引起的附加电压的干扰，如热电效应、接触电阻等。

这些影响因素可以分为内部因素和外部因素。

消除这些影响因素的方法包括使用差动放大器、保持电路稳定等。

螺线管内外磁场测定装置上的换向开关可以改变励磁电流的方向，从而改变磁场的方向。

具体工作原理为，当开关切换时，电路中会产生瞬时电流，从而改变磁场的方向。

实验内容：在实验中使用霍尔元件时需注意以下事项：首先，霍尔效应专用电源、螺线管内外磁场测定装置和霍尔元件之间的励磁电流、工作电流、霍尔电压必须一一对应，否则将会产生误差。

其次，在连接电路前和实验结束后，应对励磁电流、工作电流调节旋钮进行调整，以保证实验的准确性。

测量螺线管内部磁场分布时，应从螺线管中部开始测量，并通过调整霍尔片的位置确定其处于螺线管正中间。

此外，由于流经螺线管的励磁电流很大，会使螺线管发热，从而影响霍尔元件的灵敏度，因此在实验时需采取相应措施克服这一影响。

当霍尔元件将要移出螺线管时，霍尔效应专用电源显示的电压可能会发生变化，这是由于霍尔电压的方向与磁场方向的变化导致的。

在实验中应当注意观察这一现象，并分析其原因。

霍尔效应实验桃哥制作实验背景置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这就是美国科学家霍尔于1879年发现的霍尔效应。

这一效应广泛地应用于科学实验和工程技术中，如：测量技术、电子技术、自动化技术等。

霍尔元件具有结构简单、形体小、寿命长、频率响应宽等特点，从而引起了许多各国科技人员对霍尔效应、霍尔元件以及应用霍尔效应的实用知识和实用技术的关注。

实验目的本实验通过研究霍尔电压与工作电流的关系，霍尔电压与磁场的关系以及消除霍尔效应的副效应的方法，从实验中认识霍尔效应。

实验原理有一块宽为w ，厚为h 的长方形金属薄片或半导体薄片。

现给x 轴正向通一稳恒电流I S ,垂直方向加一磁场在不加磁场B，若1、霍尔效应及其产生机理在1、2两点加一电流计，则发现电流计发生偏转，说明1、2两点之间存在电位差，此现象称为霍尔效应，则此两点间的电位差称为霍尔电压U H。

由于薄片中的载流子（设为自由电子）以平均速度v沿x轴负方向作定向运动，所受的洛伦兹力为F＝evB，而这个力使B电荷向1-3面和2-4面的两边堆积，并沿y轴方向上形成一个的横向电场E H，即霍尔电场。

此电场对载流子形成一个与洛=伦兹力相反的静电力F H ，二者最终会达到平衡，有FBF H，即： evB = eE H (1)其中：e — 载流子电量；v— 载流子速度。

又已知霍尔片宽为w，两侧间的霍尔电压为U H，则：E H = U H／w (2)2.能斯脱效应：通电流I S 后由于两接触点的电阻不同，从而沿x 方向会产生温差电流，在磁场B 的作用下，也会发生偏转，造成在y 方向产生附加电动势V N ，其与B 的方向有关，与I S 的方向无关。

3.厄延豪森效应：事实上，载流子的运动速度不尽相同，满足一定的统计分布，因此造成在y 方向的温差电动势V N ，其与B 和I S 的方向都有关。

4.里纪-勒杜克效应：在通电流I S 后，除了沿x 方向的温差产生V N 外，还在y 方向也由于温差产生可附加电动势V R ，其与B 的方向有关，与I S 的方向无关。

实验12 用霍耳元件测量磁场1879年霍耳在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现了霍耳效应，它是电磁场的基本现象之一。

利用这种现象可以制成各种霍耳器件，特别是测量器件，现在已广泛地应用在工业自动化和电子技术中。

由于霍耳元件的体积可以做得很小，所以可以用它测量某点的磁场和缝隙间的磁场，还可以利用这一效应测量半导体中的载流子浓度及判别载流子的性质等。

本实验介绍一种用霍耳效应实验仪测量磁场的方法。

一. 实验目的1. 了解用霍耳效应测量磁场的基本原理。

2. 了解电位差计的原理和使用方法。

二. 实验仪器霍耳效应实验仪、电位差计、安培表、毫安表、直流稳压电源、电阻箱、滑线变阻器、导线等。

三. 实验原理1. 霍耳效应原理1879年，24岁的美国科学家霍耳，在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现：当工作电流I 在垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于电流和磁场方向该导电体的两侧产生电势差，这种现象称为霍耳效应，该电动势称为霍耳电势（电压）。

这种效应对金属导体并不明显，而对半导体却非常明显，因此随着半导体物理学的发展，霍耳效应的应用更加广泛。

霍耳效应的产生可以用电荷受力来说明。

如图3-12-1所示，设霍耳元件是由均匀的N型（导电的载流子是电子）半导体材料制成，其长度为l ，宽为b ，厚为d 。

如果在M 、N 两端按图所示加一恒定电流I （沿X 轴方向通过霍耳元件）。

并假定电流I 是沿X 轴负方向以速度v 运动的电子构成，电子的电量为-e ，自由电子的浓度为n ，电流I 可表示为：envbd I -= （3-12-1）若在Z 轴方向加上恒定磁场B ，沿负X 轴方向运动的电子就受到洛伦兹力evB f B -=（3-12-2）B f （B f 的方向指向Y 轴负方向）的作用，因而霍耳元件内部的电子将会向下偏移，并聚集在霍耳片的下方，随着电子向下偏移，霍耳片上方将出现等量的正电荷，结果形成一个上正下负的静电场，这个聚集的电荷所产生的静电场对电子的静电力为e f ：b U f He =(3-12-3)静电力e f 与洛伦兹力B f 的方向相反，它将阻碍载流子继续向上下底面聚集，当静电力和洛伦兹力达到平衡相等时（上述过程是在短暂的1310-～1110-秒内完成），即B =f f e时，电子才能停止聚集且能无偏离地从右向左通过半导体。

⽤霍尔效应测量磁场实验⼆⼗三⽤霍尔效应测量磁场实验⽬的1．了解霍尔效应的基本原理。

2．学习⽤霍尔效应测量磁场。

实验仪器HL —4霍尔效应仪，稳流电源，稳压电源，安培表，毫安表，功率函数发⽣器，特斯拉计，数字万⽤表，电阻箱等。

实验原理 1．霍尔效应若将通有电流的导体置于磁场B 之中，磁场B （沿z 轴）垂直于电流I H （沿x 轴）的⽅向，如图4－14－1所⽰，则在导体中垂直于B 和I H 的⽅向上出现⼀个横向电位差U H ，这个现象称为霍尔效应。

这⼀效应对⾦属来说并不显著，但对半导体⾮常显著。

霍尔效应可以测定载流⼦浓度及载流⼦迁移率等重要参数，以及判断材料的导电类型，是研究半导体材料的重要⼿段。

还可以⽤霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进⾏调制、放⼤。

⽤霍尔效应制作的传感器⼴泛⽤于磁场、位置、位移、转速的测量。

霍尔电势差是这样产⽣的：当电流I H 通过霍尔元件（假设为P 型）时，空⽳有⼀定的漂移速度v ，垂直磁场对运动电荷产⽣⼀个洛沦兹⼒)(B v F ?=q B （4－14－1）式中q 为电⼦电荷。

洛沦兹⼒使电荷产⽣横向的偏转，由于样品有边界，所以有些偏转的载流⼦将在边界积累起来，产⽣⼀个横向电场E ，直到电场对载流⼦的作⽤⼒F E =q E 与磁场作⽤的洛沦兹⼒相抵消为⽌，即E B v q q =?)( （4－14－2）这时电荷在样品中流动时将不再偏转，霍尔电势差就是由这个电场建⽴起来的。

如果是N 型样品，则横向电场与前者相反，所以N 型样品和P 型样品的霍尔电势差有不同的符号，据此可以判断霍尔元件的导电类型。

设P 型样品的载流⼦浓度为p ，宽度为b ，厚度为d 。

通过样品电流I H ＝pqvbd ，则空⽳的速度v ＝I H ／pqvbd ，代⼊（4－14－2）式有pqbdB I E H =?=B v （4－14－3）上式两边各乘以b ，便得到dB I R pqdB I Eb U H HH H === （4－14－4）pqR H 1=称为霍尔系数。

实验用霍尔效应测量磁场分布霍尔效应是美国科学家霍尔于1879年发现的。

由于它揭示了运动的带电粒子在外磁场中因受洛伦兹力的作用而偏转，从而在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势差的规律，因此该效应在科学技术的许多领域（测量技术、电子技术、自动化技术等）中都有着广泛的用途。

现在霍尔效应产品已经在自动化和信息技术中得到了广泛地应用。

特别是在用计算机进行四遥（遥测、遥控、遥信、遥调）监控的一些现代化设备中，应用磁平衡和磁比例式原理研制的霍尔电压传感器、霍尔电流传感器和霍尔开关量传感器进行静电（直流）隔离，实现了直流电压高精度的隔离传送和检测，直流电流高精度的隔离检测和监控量越限时准确的隔离报警。

从而在我国引起了许多科技人员对霍尔效应、霍尔元件以及应用霍尔效应的实用知识和实用技术的关注。

本实验通过研究霍尔电压与工作电流的关系，霍尔电压与磁场的关系以及消除霍尔效应的副效应的方法，从实验中认识霍尔效应，为在自动检测、自动控制和信息技术中应用霍尔效应打下一个良好的基础。

1897年，霍尔设计了一个根据运动载流子在外磁场中的偏转来确定在导体或半导体中占主导地位的载流子类型的实验。

在研究通有电流的导体在磁场中的受力时，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为“霍尔效应”。

在半导体材料中，霍尔效应比在金属中大几个数量级，引起人们对它的深入研究。

霍尔效应的研究在半导体理论的发展中起到了重要的推动作用。

直到现在，霍尔效应的研究仍是研究半导体性质的重要实验方法。

利用霍尔系数和导电率的联合测量，可以用来研究半导体的到点机构、散射机构，并可以确定半导体的一些基本参数，如半导体材料的导电类型、载流子浓度、迁移率大小、禁带宽度、杂质电离能等。

【实验目的】（1）掌握霍尔元件的工作原理。

（2）学习用霍尔元件测量磁场的原理和方法。

（3）学习用霍尔元件测绘载流圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场分布。

（4）学习用霍尔元件测绘螺线管磁场分布。

用霍耳效应测量磁场1879年霍耳在研究生期间，研究载流子导体在磁场中受力作用时发现了霍耳效应。

霍耳效应制成的霍耳元件是一种磁电转换元件(又称霍耳传感器)，它具有频率响应宽(从直流到微波)、小型、无接触测量等优点，使它在测试、自动化、计算机和信息处理技术等方面，得到了极为广泛的应用。

近年来霍耳效应又得到了重要的发展，冯·克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数的准确性。

【实验目的】1、了解霍耳效应的机理，掌握其测量磁场的原理。

2、学会用霍耳效应测长直螺线管磁场的方法。

【实验仪器】螺线管磁场测试仪、长直螺线管磁场装置、双刀换向开关。

【实验原理】1.图1如图1所示，设霍耳元件是由均匀的n 型(即参加导电的载流子是电子)半导体材料制成的矩形薄片，其长为L ，宽为b ，厚为d 。

如果在沿X 轴方向的1、2两端按图所示加一稳定电压，则有恒定电流H I 沿X 轴方向通过霍耳元件。

1、2间的等位面平行于YZ 平面。

设3、4是一个等位面，故沿Y 轴方向的电流为0。

假定电流是由沿X 轴负方向、速度为υ的电子运动所形成，电子的电荷为e ，而自由电子的浓度(单位体积内的电子数)为n ，则电流H I (称为霍耳片的工作电流)可表示为: nevbd dtdQI H ==(1) 若在垂直于薄片的Z 轴方向上加一恒定磁场B ，沿负X 轴运动的电子就受到洛伦兹力B f 的作用:evB f B -= (2)B f 的方向指向负Y 轴。

在此力作用下，电子将向左方平面偏移，右方平面剩余正电荷，结果形成一个右正左负的电场E 。

但是，左右两平面的电荷不会进一步的增加，当左右两个平面聚集的电荷所产生的电场对电子的静电作用力E f (指向Y 轴正方向)与洛伦兹力B f (指向Y 轴负方向)相等时，左右两个平面建立起一稳定的电势差，即霍耳电压H V ，电子就能无偏移地从2向1通过半导体(上述过程在短暂的10-13～10-11s 内就能完成)。

利用霍尔效应测定空间磁场分布【摘要】： 本文利用霍尔效应在一定的励磁电流和霍尔电流下测得霍尔片在不同X 或Y 值时的霍尔电压，同时通过“对称测量法”消除霍尔电压中的各种副效应。

从而得到单边X(Y)方向的磁场分布。

关键词：励磁电流、霍尔电流、霍尔电压、对称测量法。

【引言】：霍尔效应是一种磁电效应，是霍普经斯大学研究生霍尔于1879年发的。

这种现象的产生主要是由于通电半导体中的载流子在受到洛伦兹力的作用下，产生偏转形成横向电场即霍尔电场。

霍尔电场产生的电场力与洛伦兹力相反，它使得载流子继续堆积，直到霍尔电场力与洛伦兹力相等，这时片子两边形成一个稳定的电压（霍尔电压），由霍尔电压和磁场的线性关系可知，通过测量元件两端的电影可以得到空间磁场分布。

【实验原理】一：从本质上来说霍尔效应是运动的带电粒子在磁场中受到洛仑兹力的作用而发生偏转。

当在半导体试样通以电流时，由于正负电荷手里方向相反，从而在垂直电流和磁场的方向产生横向电场，形成霍尔电压。

形成的电场如图所示。

从图中可以看出电荷所受的电场力和洛伦兹力方向相反，当两者处于动态平衡时：1H H H H H I BI B V E b S ne d d=== （1）其中H V 为霍尔电压，B 为外磁场，d 为霍尔厚度，1H S ne=为霍尔系数。

由（1）知：在恒定霍尔电流H V 与B 是成正比的。

⇒ H H H V S I B =或 HH HV B d V S = (2) 二：在测量霍尔电时会伴随着各种副效应：1）：因为不等势电压0V 只与电流的方向有关，所以可以通过改变H I 的方向来予以消除。

XYZ２）：温差电效应E V 引起的附加电压，因为H E V V >>所以可以省略。

３）：热效应引起的附加电压N V 只与Ｂ的方向有关，所以可以通过改变Ｂ的方向来消除。

４）：热磁效应引起的附加电压RL V 也只与Ｂ的方向有关，所以也可以通过改变Ｂ的方向来消除。

霍尔效应法测量空间的磁场实验者 同组实验者： 指导教师：鲁晓东【摘要】：测量某霍尔片的性质时，为了消除副效应对实验结果的影响，通常采用“对称测量法”在现实生活中，如果直接测量某磁场的分布状况是很困难的，但利用霍尔效应电压与磁场的线性关系，通过测量元件两端的电压就可轻松得知空间某区域的磁场分布。

【关键词】：霍尔电流、霍尔电压、对称测量法、磁场分布。

一、引言霍尔效应是磁电效应的一种。

置于磁场中的载流体，当其电流方向与磁场垂直，在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。

如今霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、自动控制和信息处理等方面。

在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广泛的应用前景。

二、设计原理1.霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。

在试样中通以电流时，由于正负电荷受力方向相反，则在两极可以积累偏转电荷，产生电压即形成电场，又知电荷所受电场力与洛仑兹力方向相反，当两者动态平衡时有：dB I S dB I neb E V H HH H H ===1所以又可得出 HHH H S d K S I d V B ∙==（1）其中V H 为霍尔电压，B 为外磁场，d 为霍尔片厚度；S H 为霍尔系。

其物理意义是：在恒定霍尔电流情形下，V H 与B 是成正比的。

在实际应用中，一般通过V H 来研究B 的分布或V H 通过来研究S H 即材料的特性。

值得注意的是，在产生霍尔效应的同时，因伴随着各种副效应，以致实验测两极间的电压并不等于真实的霍尔电压VH 值，而是包含着各种副效应所引起的附加电压V E 、热磁效应直接引起的附加电压V H 、热磁效应产生的温差引起的附加电压V RL 。

这可以通过I H 和B 幻想对称测量法予以消除。

霍尔效应法测磁场第一篇：霍尔效应法测磁场霍尔效应法测磁场学时 3 授课时间秋季学期教案完成时间 07.11实验目的：1．了解产生霍尔效应的物理过程。

2．学会应用霍尔效应测量磁场的原理和方法。

实验原理: 霍尔效应是1879年霍尔在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。

如图所示,一块长为,宽为，厚为的矩形半导体薄片（N型，载流子是电子，带负电），沿Y方向加上一恒定工作电流，沿X方向加上恒定磁场仑兹力。

（1）式中：为运动电荷的电量；为电荷运动的速度，沿Z负方向。

在洛仑，就有洛兹力的作用下，样品中的电子偏离原流动方向而向样品下方运动，并聚积在样品下方。

随着电子向下偏移，在样品上方会多出带正电的电荷（空穴）。

这样，在样品中形成了一个上正下负的霍尔电场便有霍尔电压。

当，根据，在、面间建立起来后，它又会给运动的电荷施加一个与洛仑兹，其大小为。

随着电子在面继续积累，力方向相反的电场力的电场力也逐渐增大，当两力大小相等（即）时，霍尔电场对电子、间便形成的作用力与洛仑兹力相互抵消，电子的积累达到动态平衡，一个稳定的霍尔电场，则有：（2）设N型半导体的载流子浓度为(3），流过半导体样品的电流密度为（4）则式中, 为半导体薄片的宽度；（5）为半导体薄片的厚度，为载流子的电量。

将（5）式代入（3）式，并令，可得（6）式中称为霍尔系数，它是反应霍尔效应强弱的重要参量。

在实际应用中（6）式常写成（7）式中称为霍尔元件的灵敏度，单位mV/（mA·T）或mV/（mA·kGS）；为垂直于半导体薄片的磁感应强度（单和霍尔电压，为霍尔元件的工作电流（单位mA）；位T或kGS）。

若已测定，实验中测出样品的工作电流，即利用（7）式便可测得磁感应强度（8）半导体材料有N型（电子型）和P型（空穴型）两种，前者载流子为电子，带负电；后者载流子为空穴，带正电。

由原理图可以看出，若载流子为N型，则、点电位高于点，；若载流子为P型，则点电位低于点。