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《霍尔效应》答辩题目与解析一、请说明霍尔效应本质。
【参考答案】答：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引起的偏转。
当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。
二、介绍一下霍尔开关。
【参考答案】答：按照霍尔开关的感应方式可将它们分为：单极性霍尔开关、双极性霍尔开关、全极性霍尔开关。
单极性霍尔开关的感应方式：磁场的一个磁极靠近它，输出低电位电压(低电平)或关的信号，磁场磁极离开它输出高电位电压(高电平)或开的信号，但要注意的是，单极性霍尔开关它会指定某磁极感应才有效，一般是正面感应磁场S极，反面感应N极。
双极性霍尔开关的感应方式：因为磁场有两个磁极N、S(正磁或负磁)，所以两个磁极分别控制双极性霍尔开关的开和关(高低电平)，它一般具有锁定的作用，也就是说当磁极离开后，霍尔输出信号不发生改变，直到另一个磁极感应。
另外，双极性霍尔开关的初始状态是随机输出，有可能是高电平，也有可能是低电平。
全极性霍尔开关的感应方式：全极性霍尔开关的感应方式与单极性霍尔开关的感应方式相似，区别在于，单极性霍尔开关会指定磁极，而全极性霍尔开关不会指定磁极，任何磁极靠近输出低电平信号，离开输出高电平信号。
三、为什么选择霍尔传感器进行分析。
【参考答案】答：霍尔传感器是较容易理解的一种霍尔元件，在生活中的应用也非常的广泛，而且霍尔传感器本身非常可以分成很多类别，我只是简单介绍了一下原理和分类，相信学生会比较感兴趣，也能接受。
四、这节课你使用了什么方法，能便于学生认识霍尔效应。
【参考答案】答：首先展示霍尔元件的实物，并介绍它的神奇的用途，会引发学生思考，激发求知欲。
然后多媒体展示霍尔效应的原理动画，清晰地展现电流、磁场和电势差的方向关系，相信学生能直观的感受并理解。
综上，我觉得学生可以清楚地认识霍尔效应。
五、你认为课题研究是否有必要。
【⼤学物理实验】霍尔效应与应⽤讲义霍尔效应与应⽤1879年，年仅24岁的霍尔在导师罗兰教授的⽀持下，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，霍尔的发现在当时震动了科学界，这种效应被称为霍尔效应。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流⼦浓度、载流⼦迁移率等主要参数。
通过测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材科的杂质电离能和材料的禁带宽度。
如今常规霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要⼿段，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各个研究领域。
该实验要求学⽣了解霍尔效应的基本原理、霍尔元件的基本结构，测试霍尔元件特性的⽅法，并对测量结果给出正确分析和结论。
⿎励学⽣运⽤霍尔效应的基本原理和霍尔元件的特性，设计⼀些测量磁场，或各种⾮磁性和⾮电性物理量的测量的实验⽅案，例如：磁场分布、位置、位移、⾓度、⾓速度等。
让学⽣更好的运⽤霍尔效应来解决⼀些实际问题。
⼀、预备问题1．霍尔效应在基础研究和应⽤研究⽅⾯有什么价值？2．如何利⽤实验室提供的仪器测量半导体材料的霍尔系数？3．怎样判断霍尔元件载流⼦的类型，计算载流⼦的浓度和迁移速率？4．伴随霍尔效应有那些副效应？如何消除？5．如何利⽤霍尔效应和元件测量磁场？6．如何利⽤霍尔元件进⾏⾮电磁的物理量的测量？7．若磁场的法线不恰好与霍尔元件⽚的法线⼀致，对测量结果会有何影响？如何⽤实验的⽅法判断B与元件法线是否⼀致？8．能否⽤霍尔元件⽚测量交变磁场？⼆、引⾔霍尔效应发现⼀百多年来，在基础和应⽤研究范围不断扩展壮⼤，反常霍尔效应、整数霍尔效应、分数霍尔效应、⾃旋霍尔效应和轨道霍尔效应等相继被发现，并构成了⼀个庞⼤的霍尔效应家族。
1985年克利青、多尔达和派波尔因发现整数量⼦霍尔效应，荣获诺贝尔奖；1998年诺贝尔物学理奖授予苏克林、施特默和崔琦，以表彰他们发现了分数量⼦霍尔效应。
一、名称：霍尔效应的应用二、目的：1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用2．测绘霍尔元件的V H—Is，V H—I M曲线，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is，磁场应强度B及励磁电流IM之间的关系。
3．学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。
4．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
三、器材：1、实验仪：（1）电磁铁。
（2）样品和样品架。
（3）Is和I M 换向开关及V H 、Vó切换开关。
2、测试仪：（1）两组恒流源。
（2）直流数字电压表。
四、 原理：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。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场H E 。
如图15-1所示的半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，则在Y 方向即试样 A-A / 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。
电场的指向取决于试样的导电类型。
对图所示的N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，（b ）的P 型试样则沿Y 方向。
即有)(P 0)()(N 0)(型型⇒>⇒<Y E Y E H H显然，霍尔电场H E 是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力H eE 与洛仑兹力B v e 相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故Bv e eE H = （1）其中H E 为霍尔电场，v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则bdv ne I S = （2） 由（1）、（2）两式可得：dB I R d BI ne b E V SH S H H ===1(3)即霍尔电压H V （A 、A ／电极之间的电压）与B I S 乘积成正比与试样厚度d 成反比。
比例系数neR H1=称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
一、名称：霍尔效应的应用二、目的：1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用2．测绘霍尔元件的VH —Is，VH—I M曲线，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is，磁场应强度B及励磁电流IM之间的关系。
3．学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。
4．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
三、器材：1、实验仪：（1）电磁铁。
（2）样品和样品架。
（3）Is和I M 换向开关及V H 、Vó切换开关。
2、测试仪：（1）两组恒流源。
（2）直流数字电压表。
四、原理：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。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场HE。
如图15-1所示的半导体试样，若在X方向通以电流SI，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样 A-A/ 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。
电场的指向取决于试样的导电类型。
对图所示的N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，（b ）的P 型试样则沿Y 方向。
即有)(P 0)()(N 0)(型型⇒>⇒<Y E Y E H H显然，霍尔电场H E 是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力H eE 与洛仑兹力B v e 相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故B v e eE H = （1） 其中H E 为霍尔电场，v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则bd v ne I S = （2） 由（1）、（2）两式可得：dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1 (3) 即霍尔电压H V （A 、A ／电极之间的电压）与B I S 乘积成正比与试样厚度d 成反比。
比例系数neR H 1=称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
仿真实验------霍尔效应实验人：代梦妮一、实验目的：（1）霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用（2）测绘霍尔元件的V H —Is ，V H —I M 曲线，了解霍尔电势差V H 与霍尔元件工作电流Is ，磁场应强度B 及励磁电流I M 之间的关系。
（3）学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。
（4）学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
二、实验原理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的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如下图(1)所示，磁场B位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流Is （称为工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流Is 相反的X 负向运动。
由于洛仑兹力f L作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。
与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力 f E 的作用。
随着电荷积累的增加，f E 增大，当两力大小相等（方向相反）时， f L =－f E ，则电子积累便达到动态平衡。
这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场E H ，相应的电势差称为霍尔电势V H 。
设电子按平均速度V ，向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛仑兹力为：f L =－e V B式中：e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。
同时，电场作用于电子的力为： f E H H eV eE -=-=l图(1) 霍尔效应原理式中：E H 为霍尔电场强度，V H 为霍尔电势，l 为霍尔元件宽度当达到动态平衡时:f L =－f EV B=V H /l (1)设霍尔元件宽度为l ，厚度为d ，载流子浓度为 n ，则霍尔元件的工作电流为 ld V ne Is = (2)由(1)、(2)两式可得：d IsB R d IsB ne l E V H H H ===1 (3)即霍尔电压V H (A 、B 间电压)与Is 、B 的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数)/(1ne R H =称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，只要测出HV （伏），以及s I （安），B （高斯）和d （厘米）可按下式计算H R （厘米3/库仑）。
一、名称: 霍尔效应旳应用二、目旳：1. 霍尔效应原理及霍尔元件有关参数旳含义和作用2．测绘霍尔元件旳VH—Is, VH—IM曲线, 理解霍尔电势差VH与霍尔元件工作电流Is, 磁场应强度B及励磁电流IM之间旳关系。
三、 3. 学习运用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。
四、 4. 学习用“对称互换测量法”消除负效应产生旳系统误差。
五、器材：1.试验仪:（1）电磁铁。
（2）样品和样品架。
（3）Is和I M 换向开关及V H 、Vó切换开关。
2.测试仪:（1）两组恒流源。
（2）直流数字电压表。
六、 原理：霍尔效应从本质上讲是运动旳带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起旳偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中, 这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷旳聚积, 从而形成附加旳横向电场, 即霍尔电场 。
如图15-1所示旳半导体试样, 若在X 方向通以电流 , 在Z 方向加磁场 , 则在Y 方向即试样 A-A/ 电极两侧就开始汇集异号电荷而产生对应旳附加电场。
电场旳指向取决于试样旳导电类型。
对图所示旳N 型试样, 霍尔电场逆Y 方向, （b ）旳P 型试样则沿Y 方向。
即有)(P 0)()(N 0)(型型⇒>⇒<Y E Y E H H显然, 霍尔电场 是制止载流子继续向侧面偏移, 当载流子所受旳横向电场力 与洛仑兹力相等,样品两侧电荷旳积累就到达动态平衡, 故=（1）eEBv eH其中为霍尔电场, 是载流子在电流方向上旳平均漂移速度。
设试样旳宽为b, 厚度为d, 载流子浓度为n , 则=（2）IbdnevS由（1）、（2）两式可得: (3)即霍尔电压（A 、A／电极之间旳电压）与乘积成正比与试样厚度成反比。
比例系数称为霍尔系数, 它是反应材料霍尔效应强弱旳重要参数。
只要测出（伏）以及懂得（安）、（高斯）和（厘米）可按下式计算（厘米3／库仑）：RH＝（4）上式中旳108是由于磁感应强度B用电磁单位（高斯）而其他各量均采用CGS实用单位而引入。
霍尔效应实验仪原理及其应用.doc霍尔效应是在某些半导体材料中发现的现象，它通过外加磁场和流过材料中的电流，产生电势差，在半导体上形成电场，从而形成一个电阻和磁场强度之间的关系。
这个效应被称为霍尔效应，半导体材料受到的磁场可以为正、反或零，这取决于电子流的方向。
如果电流与磁场平行，则无霍尔效应产生，因为电子无法遇到磁场线。
如果电流与磁场垂直，则产生霍尔电性，电子会因洛伦兹力而受到偏转，从而产生电势差。
霍尔效应实验仪是用于测量材料电导率、密度、运动迁移率和电荷的电子用材料的工具，它可以发现在材料上的磁场与电流交匣时产生的电势差。
应用霍尔效应可以用于测量磁场强度、电导率和电子浓度，以及半导体的导电性质和载流子的类型。
对于半导体中的载流子，本征霍尔效应与掺杂相关的霍尔效应可以区分电子和空穴。
霍尔效应可以应用于许多领域，例如材料研究、电子工程、半导体物理和环境研究等。
在材料研究中，霍尔效应可以用于研究磁性材料和半导体材料的导电性质。
在电子工程中，霍尔效应可以用于设计磁传感器、磁电阻器和霍尔元件。
在半导体器件研究中，霍尔效应可以用于研究半导体器件的电学性质和模拟器件行为。
在环境研究中，霍尔效应可以用于研究对地球磁场的微弱干扰，以及对空气污染和土壤污染的控制。
在电子工程中，霍尔效应广泛应用于磁传感器和磁电阻器等应用中。
例如在汽车工业中，霍尔效应被应用于物质检测、汽车刹车感应器和电子头等高密度应用；在医疗方面，霍尔效应被用于生物医学检测、磁共振显像、医用设备等领域；在家电中，霍尔效应被广泛用于磁控器的控制和智能家居系统的实现。
这些应用都涉及到霍尔效应基础原理的应用，这是解决这些现实问题的重要工具。
在霍尔效应实验仪中，磁场产生器通常是大功率磁铁或永磁体，电流通常通过样品或样品与测试电极连接，为了保持实验的恒定性和精确定位测量微小信号，实验仪通常使用微小电流，如pA级的电流。
同时使用电路来测量影响电势差的热噪音以提高数据分辨率。
