霍尔效应(含数据处理样版)

实验18：霍耳效应及应用〔参考内容〕一、实验目的：1．了解霍耳效应实验原理2．学习用"对称测量法"消除副效应的影响,测量实验试样〔霍尔元件〕的V H—Is曲线、V H—I M曲线.3．确定试样〔霍尔元件〕的导电类型〔N型或P型〕.二、实验器材〔型号、规格、件数〕霍耳效应实验仪〔HLD—HL--IV型〕1台、霍耳效应测试仪〔HLD—HL--IV型〕1台〔可用2台恒流源,1台数字电压表替代〕专用测试线6根[仪器简介]仪器外观图图二实验仪电路连接图三、实验原理将一导电体〔金属或半导体〕薄片放在磁场中,并使薄片平面垂直于磁场方向.当薄片纵向端面有电流I流过时,在与电流I和磁场B垂直的薄片横向端面AA’间就会产生一电势差,这种现象称为霍耳效应〔Hall effect〕,所产生的电势差叫做霍耳电势差或霍耳电压,用V H表示.霍耳效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力f洛作用而引起的偏转.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集累,从而形成附加的横向电场,即霍耳电场E H.对实验所用试样〔霍尔元件〕,在X方向通以电流Is,在Z方向加磁场B,则在Y方向有霍耳电场E H.当试样中载流子所受的横向电场力eE H与洛仑兹力evB相等时,样品两侧电荷积累达到平衡,因此有：f洛=F横向电场力evB=eE H <1>若霍尔元件几何参数如图已知,且n为载流子浓度,v为载流子在电流方向上的平均漂移速度.有Is=nevbd <2>由〔1〕〔2〕两式可得：V H =E H b=IsB/ned则V H =R H〔IsB/d〕<3>Is—X方向电流YI M-----I M励磁电流〔B磁场Z方向〕R H=1/ne----霍尔系数XV H---霍尔电压Z由<3>式知：在外磁场不太强时,霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比,与薄片厚度成反比.V H ∝ Is；V H ∝ I M〔B〕；V H ∝1/d四．实验内容1、测绘试样〔霍尔元件〕V H—Is曲线2、测绘试样〔霍尔元件〕V H—I M曲线3、确定试样〔霍尔元件〕的导电类型〔N型或P型〕.五、实验记录与数据处理1．实验准备：1〕记录励磁线圈相关参数:2〕测试仪开机前应将Is,I M调节旋纽逆时针旋到底,使其输出电流趋于最小状态,然后开机.3）按图二所示电路连接图连接好实验电路.注意输出电流与输入电流的正负极性.提醒：本实验的器件很容易损坏,有以下几点需要特别注意：1〕接好线路需要老师检查后方可通电,这主要是为了避免将测试仪的励磁电源"I M 输出"误接到实验仪的"Is输入"或"V H输出"处,否则一通电,霍尔器件即被破坏！2〕电路开、关、或功能切换时,一定要将Is、I M旋钮逆时针旋转到底,也就是把它们的输出调为零,这主要是为了避免电压或者电流的突变对仪器、件造成破坏.3〕霍尔片性脆易碎,电极甚细易断,实验中严禁触摸探头.4〕关机前应再次将I S、I M调节旋钮逆时针方向旋到底,使其输出电流趋于0后,方可切断电源. 2．实验记录与数据处理1〕测绘V H—Is曲线将实验仪的三组开关均向上,即在X方向通以电流Is,在Z方向加磁场B,毫伏表电压为V CD=V H,调节I M=0.6A,保持其值不变,调节Is并记录相应的V H数据,将V H、Is数据,记于表1中.〔表中箭头代表实验仪Is,I M双向开关向上或向下,V H是绝对值取平均〕表1I M=0.6AIs：1.00—4.00mA由表1数据〔以电压为横轴,电流为纵轴〕做实验曲线,即绘出图1〔V H—Is曲线〕V H<mV>结论1：由图1可知2〕测绘V H—I M曲线：实验仪及测试仪各开关位置不变.调节Is =3.00mA值不变,调节I M,记录相应的V H数据,将V H、I M数据记于表2中. 表2：Is =3.00mAI M：0.300—0.800A由表2数据〔以电压为横轴,电流为纵轴〕做实验曲线,即绘出图2〔V H—I M曲线〕H结论2：由图2可知3〕确定试样〔霍尔元件〕的导电类型〔N型或P型〕将实验仪的三组开关均向上,即在X方向通以电流Is,在Z方向加磁场B,毫伏表电压为V CD=V H取Is =2.00mA,I M =0.55A,测出V H= mV按实验条件所测V H〔<、>〕0,因此,试样〔霍尔元件〕的导电类型为型半导体材料.注：V H>0---- P型半导体材料〔空穴导电〕.V H<0 ---- N型半导体材料〔电子导电〕.实验结束：测量仪关机前应将Is,I M调节旋纽逆时针旋到底,使其输出电流趋于最小状态,然后关机.思考并现场抽查回答问题：1．霍耳电压是怎样形成的？2．本实验中的磁场如何建立的？怎样改变大小？3．换向开关的作用原理是什么？测量霍耳电压时为什么要接换向开关？4．可否用交流电源给霍尔片供电？为什么？5．解释提醒中1、2损坏仪器的具体原因.6．实验操作中填写表1、2为何要纵向填写？7．为何由V H 的正负就可测定试样〔霍尔元件〕的导电类型是P型半导体材料还是N型半导体材料,试画出简图说明.本实验报告要求：1.实验报告完整、整洁、数据及图线清晰、准确、规范.2.数据处理按有效值计算并保留到相应位数.3.图线必须标明坐标〔含单位〕、实验测试点.注：实验曲线可用坐标纸画图,也可用Origin数据处理软件由计算机做图.4.依实验结果完成实验结论.。

霍尔效应实验数据处理
霍尔效应实验是一种检测电磁感应性质的实验，它是20世纪中叶德国物理学家霍尔（Heinrich Rudolph Hertz）提出的一种实验原理，他发现通过电磁波同步产生的电动势能，由自身本身做出反应，天然产生另一组小电磁波，它们正好正弦相位互相错开90°（cos）。

这种现象被称为霍尔效应。

霍尔效应实验的试验方式是用一架带有直流电源的JERVEY电磁塔，就实验者选定而放置，利用两个环形电磁圈对电磁塔对外发射的电磁波进行接收和测量，并衡量方向性和相位滞后。

实验中的数据处理分为三个步骤：
第一步是在实验前，确保两个环形电磁圈设置在安全的位置，设置为正确的大小，并且测试其有效性。

第二步是实验期间，对电磁波进行适当的变化，并通过收集数据来记录和观察变化情况。

有时候，实验者还会用计算机或者数字仪器来辅助进行测量和记录实验结果。

第三步是实验后，根据记录的数据，对结果进行有效的数据处理，分析实验结果，确立方向性和相位滞后的大小，并绘出实验图象，以及在其他图象中作出定性的比较。

霍尔效应实验数据处理在实验中也很重要，它要从数据中提取一定的定量信息，例如信号相位、相位滞后、振幅梯度、电场. 场强和能谱等，以便为下一步实验进行准备。

正确的数据处理可以确保实验结果准确，用来进行实验验证、推理或者发现新的实验器材、新的实验形态，甚至可以刺激更深的研究发现。

霍尔效应实验数据处理引言：霍尔效应是指在导电材料中，当有垂直于电流方向的磁场作用时，导体横向会产生电势差，这种现象被称为霍尔效应。

霍尔效应的应用非常广泛，例如在传感器、磁性材料的研究和电子器件中都有重要的应用。

实验目的：本实验旨在通过测量霍尔电阻的变化，研究霍尔效应，并通过数据处理来分析霍尔系数和载流子的性质。

实验装置和原理：本实验使用霍尔效应测量仪和磁场产生装置。

霍尔效应测量仪由霍尔探头、电流源和电压测量仪组成。

实验中，将电流源与霍尔探头连接，通过电流源产生一定大小的恒定电流流过霍尔探头。

而磁场产生装置则通过调节磁场的大小和方向，使磁场垂直于电流方向。

实验步骤：1. 将霍尔探头与电流源和电压测量仪相连，保持电流源的电流为恒定值；2. 调节磁场产生装置，使磁场垂直于电流方向；3. 测量霍尔探头两侧的电压，并记录下来；4. 改变电流源的电流大小，重复步骤3。

数据处理：在实验中，我们记录下了不同电流下霍尔探头两侧的电压。

根据霍尔效应的原理，我们知道霍尔电阻的大小与电流和电压之间的关系应该是线性的。

因此，我们可以通过线性拟合来求解霍尔系数和载流子的性质。

设电流为I，电压为V，霍尔系数为RH，载流子浓度为n，载流子电荷为e，则根据霍尔效应的公式可得：V = RH * I * B / d其中，B为磁场的大小，d为霍尔探头的厚度。

通过线性拟合得到的斜率即为霍尔系数RH，根据霍尔系数的定义，可以计算出载流子的浓度n。

结果与讨论：根据实验数据进行线性拟合，得到霍尔系数RH的值为XXX。

根据霍尔系数的计算公式，我们可以得到载流子的浓度n为XXX。

通过实验数据处理，我们成功地研究了霍尔效应，并得到了霍尔系数和载流子浓度的信息。

这些结果对于进一步研究材料的电子性质和应用具有重要意义。

结论：通过实验数据处理，我们成功地研究了霍尔效应，并通过线性拟合计算得到了霍尔系数和载流子浓度的值。

这些结果对于材料研究和电子器件的设计具有重要的参考价值。

直流测试励磁电流o I 是200mA不等位电势(0+0.25)⨯1=0.25mv实验值通过计算机计算的斜率k 为6.7850。

因为IB H k U =，所以B K H =6.7850. B=H K 7850.6=27.137850.6=0.5113T H= μB =7-1045113.0⨯π=406879.60A/m 理论值21N H l l I +=μ==+⨯00118.060002310.02.024********.95A/m E==H H -H =95.39392695.393926-60.406879 3.28% 因为nqdK H 1= 所以载流子浓度=⨯⨯⨯⨯==--319102.01060.127.1311n qd K H 2.352110⨯3m 个 控制电流I/mA 2.004.00 6.00 8.00 10.00 霍尔电压U/mv 15.4029.95 45.95 60.85 67.80nqu bd I = 所以载流子迁移速率===b IK u H bdnq I =⨯⨯3-10427.1301.033.18m思考题1、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 与法线是否一致？答：有影响，若磁场方向与霍尔元件有偏角，则只是测的是B θcos ；转动霍尔元件，当霍尔电压达到最大值时，B 与霍尔元件法线一致。

2、若霍尔元件的几何尺寸为4⨯6mm,即控制电流两端距离为6mm ，而电压两端距离为4mm,问此霍尔片能否测量截面积为5⨯5mm 气隙的磁场？答：不可以，因为尺寸为4⨯6mm 的霍尔元件片不能覆盖住截面为5⨯5mm的气隙，这样会有漏磁效应。

3、能否用霍尔元件片测量交变磁场？答：可以，霍尔电压效应的建立需要的时间很短（约在14-12-1010—秒内）。

霍尔效应的实验报告数据处理摘要：本实验使用霍尔效应仪测量了铜片在不同磁场强度下的霍尔电压，并结合了铜片尺寸，磁场大小的相关数据，分析计算出铜片的电阻率与载流子浓度。

实验结果表明，随着磁场的增大，霍尔电压也随之增大，铜片电阻率随着温度升高而降低，载流子浓度随着温度升高而增加，实验结果与理论计算值相符合。

关键词：霍尔效应，霍尔电压，电阻率，载流子浓度引言：霍尔效应是一种常见的电磁现象，在许多工程技术和科研领域有着广泛的应用。

霍尔效应是指在垂直于电流流动方向的磁场中，当电流通过一种导电材料时，在材料的一侧会产生一种横向的电场，称为霍尔电场。

这种现象被称为霍尔效应，且霍尔电场的大小与磁场强度，材料的形状和电导率有关。

本实验旨在通过使用霍尔效应仪，测量铜片在不同磁场强度下的霍尔电压，并结合铜片的尺寸和磁场大小等参数，计算出铜片的电阻率和载流子浓度。

通过实验结果的比较和分析，可以加深对霍尔效应的理解，并验证霍尔效应的相关理论。

实验部分：1. 实验仪器本实验使用的主要仪器是霍尔效应仪，包括霍尔电压计和外磁场控制器。

还需要一个铜片样品和一个恒流源。

2. 实验步骤(1) 将铜片固定在霍尔效应仪中心的样品夹具上，并连接外部电源。

(2) 调节外磁场控制器，控制外磁场强度在0到1.5 T之间变化，记录各个磁场强度下铜片的霍尔电压值。

(3) 固定外磁场强度，在不同电流强度下测量铜片的电阻，并计算出电阻率。

(4) 通过公式计算铜片的载流子浓度。

3. 实验数据处理(1) 数据记录通过调节外磁场控制器，在0到1.5 T范围内变化磁场强度的大小，测量铜片的霍尔电压值，记录数据如下表所示：表1 铜片霍尔电压数据记录| 磁场强度 (T) | 霍尔电压 (mV) || ---- | ---- || 0 | 0 || 0.1 | 0.03 || 0.2 | 0.06 || 0.3 | 0.1 || 0.4 | 0.13 || 0.5 | 0.16 || 0.6 | 0.19 || 0.7 | 0.22 || 0.8 | 0.24 || 0.9 | 0.27 || 1.0 | 0.3 || 1.1 | 0.32 || 1.2 | 0.35 || 1.3 | 0.38 || 1.4 | 0.41 || 1.5 | 0.44 |(2) 数据分析根据实验数据，可以画出霍尔电压与磁场强度的曲线图如下：从图中可以看出，随着磁场强度的增加，霍尔电压也随之增加，并且霍尔电压值与磁场强度之间近似呈线性关系。

《霍尔效应》参考实验报告附带结论实验目的1.了解霍尔效应实验原理。

2.测量霍尔电流与霍尔电压之间的关系。

3.测量励磁电流与霍尔电压之间的关系。

4.学会用“对称测量法”消除负效应的影响。

实验仪器霍尔效应实验仪。

实验步骤1.正确连接电路，调节霍尔元件处于隙缝的中间位置。

2.测量不等位电势。

令励磁电流I=0mA，霍尔电流H I=1.00mA，M2.00mA，…，10.00mA，测量霍尔元件的不等位电势随霍尔电流的对应关系。

2.测量霍尔电流I与霍尔电压H U的关系。

令励磁电流M I=400mA,调节H霍尔电流I=1.00mA，2.00mA，…，10.00mA（每隔1.0mA改变一次），H分别改变励磁电流和霍尔电流的方向，记录对应的霍尔电压。

3.测量励磁电流I与霍尔电压H U的关系。

令霍尔电流H I=8.00mA，调M节励磁电流I=100.0mA，200.0mA，…，1000.0mA（每隔100.0mA改M变一次），分别改变励磁电流和霍尔电流的方向，记录对应的霍尔电压。

实验数据记录及处理（1）测量不等位电压（2）测量霍尔电流和霍尔电压的关系(M I =400mA)（3）测量励磁电流和霍尔电压的关系(H I =8.00mA)实验结论1、当励磁电流M I=0时，霍尔电压不为0，且随着霍尔电流的增加而增加，通过作图发现二者满足线性关系。

说明在霍尔元件内存在一不等位电压，这是由于测量霍尔电压的两条接线没有在同一个等势面上造成的。

2、当励磁电流保持恒定，改变霍尔电流时，测量得到的霍尔电压随霍尔电流的增加而增加，通过作图发现二者之间满足线性关系。

3、当霍尔电压保持恒定，改变励磁电流时，测量得到的霍尔电压随励磁电流的增加而增加，通过作图发现二者之间也满足线性关系。

注意事项：1.不要带电接线，中间改变电路时，一定要先关闭电源，再连接电路。

2.实验完成后要整理实验仪器，先关闭电源，再将电线拆下，捋好后放在实验仪器的右侧。

3.仪器开机前应将I、H I调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电M流趋于最小，然后再开机。

霍尔效应实验报告数据及处理霍尔效应实验可真是一门神奇的科学，咱们今天就来聊聊这个现象。

霍尔效应可不是啥高大上的东西，听起来挺复杂，其实就是在电流通过导体的时候，外加一个磁场，结果导体里就出现了电压差。

嘿，这不是在说“魔法”吗？当你把一根导线放在磁场里，电流的流动就像是跟着某种隐形的节奏在跳舞，真是妙不可言。

实验开始时，咱们得准备一些材料，像导体、磁铁、万用表啥的。

你想啊，没有这些工具，咱们就像没有武器的战士，打不了胜仗嘛！将导体放置在磁场中，打开电源，电流开始流动。

咱们的万用表就像个勤快的小蜜蜂，开始记录数据。

每当我看到那表上的数字变化，心里真是乐开了花，感觉自己就是个小科学家，跟爱因斯坦也没啥差别。

咱们要开始记录不同的电流和磁场强度。

这时候，数据就像小朋友一样，一会儿乖乖的，一会儿又调皮捣蛋。

记得有一次，我本来想测量电流和磁场的关系，结果万用表上显示的数字让人抓狂，怎么都不对劲。

后来仔细一看，哎呀，原来是我手一抖，电线松了，真是尴尬得恨不得找个地缝钻进去。

真的是，不经历风雨，怎么见彩虹？然后，咱们就可以用公式来处理这些数据，算出霍尔电压。

公式其实也不复杂，感觉跟解数学题似的，脑子里飞快转动，像是个急性子的小兔子。

最终，咱们得到的霍尔电压，就像是实验的“最终成绩”，让人心里踏实得很。

这时候，咱们就可以把数据做成图表，看看那条线是怎么跑的，简直就像看一场精彩的体育赛事，让人兴奋不已。

在分析完数据后，我发现霍尔效应的应用真是无处不在。

比如，咱们常见的霍尔传感器，就是利用这个原理来检测位置和速度。

真是没想到，原来这些高科技背后也有这么简单的原理，真是让人觉得科技感满满。

想到这里，心里那份自豪感油然而生，感觉自己也在为科学做贡献。

霍尔效应的实验，让我认识到了科学的乐趣。

它不仅仅是公式和数据，更是生活中的点滴体验。

每次看到实验成功，内心的成就感就像吃了蜜一样甜。

而那些出错的小插曲，虽然当时让人抓狂，但回头想想，简直就是笑料，成了我和朋友们茶余饭后的笑谈。

霍尔效应数据处理范例由公式：B⋅∆I ∆=H V K H ；rML L NI B μμ210+=得 N⋅⋅+=021)(μμCHM rH H I I L L V K 0μ——真空磁导率0μ=17104--⋅⋅⋅⋅A m T π；N ——励磁线圈的匝数N=1500；I M ——线圈中的励磁电流；L 1——气隙距离； L 2——铁芯磁路平均长度；μr ——铁芯相对磁导率μr =1500例1、用逐差法处理数据： 数据记录及处理I M =200mA, L 1=; L 2=287mm;V H1 V H2 V H3 V H4HVV 8－V 1＝－＝ V 9－V 2＝－＝ V 10－V 3＝－＝ V 11－V 4＝868－＝ V 12－V 5＝－＝ V 13－V 6＝－＝ V 14－V 7＝－＝数据个数N ＝7 n ＝7 根据肖维涅准则剔除坏值 C 7＝坏值条件：|X i －X|>C n S X X 的平均值H V ∆为 S X ＝ C n S X ＝ 无坏值出现mA I CH 50.3=某次测量的标准偏差：01253.017)(712=--=∑=i iX x xS平均值的标准偏差：004738.0)17(7)(712=--=∑=i ix x xS不确定度估算：U A ＝x S ＝ ； 029.0305.03==∆=m U B029.0)0029.0()0047.0(2222=+=+=B A V U U U0053.049.5029.0==∆=HX V V U E 029.0305.03==∆=I m U008.050.3029.0==∆=I U E I I 计算霍尔灵敏度H K 及其不确定度：13.29 150010450.3200)150028700.3(49.5 )(7021=⨯⨯⨯⨯+=N ⋅⋅+=-πμμCHM r H H I I L L V K )/(T mA mv ⋅ %0.10096.0)0053.0()008.0(2222==+=+=E V I K E E;)/(2.013.0%0.128.13T mA mv U K ⋅==⨯=K ⋅E =H K 处理结果：H K =±)/(T mA mv ⋅ P=E=%例2、作图法：I CH =, L 1= , L 2=269mm V H \I M 100 200 300 400 500 600 700 800 V H1 V H2 V H3 V H4H V描绘霍尔电压与励磁电流关系图：计算结果极其不确定度：在图上取两点A200, B700,ΔIm =Im A －Im B ＝700－200＝500mA ΔV H ＝V HB －V HA ＝mV1.435232=⋅=∆=I m U m ∆取横坐标最小刻度值的一半0082.05001.4==∆=I U E I I008.0301.0232=⋅=∆=m U V m ∆取纵坐标最小刻度值的一半0021.092.3008.0==∆=V U E V V38.17 150010400.1500)150069.200.4(92.3 )(7021=⨯⨯⨯⨯+=N ⋅⋅+=-πμμCHM r H H I I L L V K )/(T mA mv ⋅%9.00085.0)0021.0()0082.0(2222==+=+=E V I K E E)/(2.016.0%9.038.17T mA mv U K ⋅==⨯=K ⋅E =H K处理结果：H K =±)/(T mA mv ⋅ P=E=%附：为了计算方便,可以一个常数 021N+=μμrL L K于是 K I I V K CHM HH ⋅=又：N 0μ=15001047⨯⨯-π= 1-⋅⋅⋅A m T = 1-⋅⋅⋅mA mm T所以：旧仪器： L 1= , L 2=287mm1693001885.0191.3001885.0)150028700.3(1==⋅⋅+=-mA mm T mmK T mA /新仪器：L 1= , L 2=269 mm2217001885.0179.4001885.0150026900.4==+=K T mA /。

曲阜师范大学实验报告实验日期：2020.5.23 实验时间：8：30-12：00姓名：方小柒学号：**********实验题目：霍尔效应一、实验目的：本实验的目的是通过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度，以及了解霍尔效应测试中的各种负效应及消除方法。

二、实验仪器：QS-H霍尔效应组合仪，小磁针，测试仪。

霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱。

用它来测量霍尔效应中霍尔电压、样品的不等位电势等参数。

它由励磁恒流源、数字电流表、数字毫伏表、样品工作恒流源等构成。

由于测试仪上的励磁电流、样品工作电流调节器为两个多圈电位器，容易损坏，在实验过程中调节时应不要太快，旋到尽头时忌继续用力，否则会造成仪器的损坏。

三、实验内容：将测试仪上输出，输出和输入三对接线柱分别与实验台上对应接线柱连接。

打开测试仪电源开关，预热数分钟后开始实验。

1.保持不变，取＝0.450A，取0.50,1.00……,4.50mA，测绘-曲线，计算。

2.保持不变，取＝4.50mA，取0.050,0.100……,0.450A，测绘-曲线。

3.在零磁场下，取=0.1mA，，测。

4.确定样品导电类型，并求载流子浓度n ,迁移率,电导率（1/Ω·cm）。

电子的迁移率，表示每秒钟每伏特电压下电子的运动范围大小。

用来描述载流子在电场下运动的难易程度，其定义是：在弱电场作用下，载流子平均漂移速率与电场强度的比值。

它的量纲是速度除以电场强度，常用的单位是。

四、实验原理：1.通过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置如图1和图2所示。

将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极、上施加电流I时，薄片内定的作用。

向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力FB(1)图1 实验装置图（霍尔元件部分）图2 电磁铁气隙中的磁场的方向均沿着x方向，在洛伦兹力的无论载流子是负电荷还是正电荷，FB作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片、两侧产生一个电位差,,形成一个电场E。

TH-H型霍尔效应实验组合仪霍尔效应及其应用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，这个现象是霍普斯金大学研究生霍尔于1879年収现的，后被称为霍尔效应。

随着半导体物理学的迅速収展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。

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。

若能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料的杂质电离能和材料的禁带宽度。

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，而且随着电子技术的収展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、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，将有更广阔的应用前景。

了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。

一、实验目的1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。

2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量幵绘制试样的V H－I S和V H－I M曲线。

3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

二、实验原理TH-H 型霍尔效应实验组合仪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的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。

对于图（1）（a ）所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D 、E 上通以电流Is ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力： （1）其中e 为载流子（电子）电量， 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感应强度。

（a ） （b ）图(1) 样品示意图B vge F VTH-H 型霍尔效应实验组合仪（N型） 0 (Y)E （P型）0 (Y)E H H(X)、B（Z） Is <>无论载流子是正电荷还是负电荷，F g 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子収生便移，则在Y 方向即试样A 、A ´电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样A 、A ´两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E —霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A ´称为霍尔电极。