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通过霍尔效应测量磁场实验简介在磁场中的载流导体上出现横向电势差的现象是24岁的研究生霍尔（Edwin H. Hall）在1879年发现的，现在称之为霍尔效应。
随着半导体物理学的迅猛发展，霍尔系数和电导率的测量已经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。
若能测得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。
在霍尔效应发现约100年后，德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing)等研究半导体在极低温度和强磁场中发现了量子霍尔效应，它不仅可作为一种新型电阻标准，还可以改进一些基本量的精确测定，是当代凝聚态物理学和磁学令人惊异的进展之一，克利青为此发现获得1985年诺贝尔物理学奖。
其后美籍华裔物理学家崔琦(D. C. Tsui)和施特默在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应。
它的发现使人们对宏观量子现象的认识更深入一步，他们为此发现获得了1998年诺贝尔物理学奖。
用霍尔效应之制备的各种传感器，已广泛应用于工业自动化技术、检测技术和信息处理各个方面。
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副效应及消除方法。
实验原理通过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置如图2.3.1-1和图2.3.1-2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A、A’上施加电流I时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力F B的作用，= q u B (1)FB无论载流子是负电荷还是正电荷，F B 的方向均沿着x 方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片B 、B’两侧产生一个电位差V BB ’,形成一个电场E 。
电场使载流子又受到一个与F B 方向相反的电场力F E ，F E ＝q E = q V BB’ / b(2)其中b 为薄片宽度，F E 随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时F E ＝F B ，即q uB = q V BB’ / b(3)这时在B 、B’两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极B 、B’称为霍尔电极。
磁阻效应一基础知识介绍1857年，英国物理学家威廉•汤姆逊（William Thomson）发现了磁阻效应（Magnetoresistance effect）。
磁阻效应是指半导体在外加磁场作用下电阻率增大的现象。
当半导体受到与电流方向垂直的磁场作用时，由于半导体中载流子的速度有一定的分布，某些速度的载流子，霍尔电场的作用与洛伦兹力的作用刚好抵消，这些载流子的运动方向不偏转，而大于或小于此速度的载流子，运动方向发生偏转，导致沿电流方向的速度分量减小，电流变弱，从而电阻率增加。
本实验研究锑化铟片的电阻与磁感应强度变化的关系。
二实验仪器锑化铟片、电磁铁（具体参数见仪器）、稳压电源（5 V）、恒流源、滑线式电桥、检流计、滑动变阻器、电阻箱（0～100000 Ω）、万用表、双刀开关、单刀开关以及导线若干。
锑化铟样品示意图：（a ） 锑化铟片， B 为外加磁场的磁感应强度，I S 为通过锑化铟片的工作电流（b ） 锑化铟片管脚图三 实验内容：1）利用给定的实验仪器进行设计和实验。
2）画出测量框图。
3）线圈的励磁电流在0 ~ 0.800 A 之间，测量20组以上磁阻数据。
4）在坐标纸上标出B R R ~)0(/∆关系的实验数据点，根据实验数据点图，分析)0(/R R ∆与 B 的关系。
其中)0(R 是不加磁场时的电阻， R ∆是加磁场后的电阻与不加磁场时电阻的差值，B 以特斯拉（T ）为单位。
5）当工作电流方向为1，3方向时，测量2，4方向的电阻。
线圈的励磁电流在0 ~ 0.800 A 之间，在坐标纸上标出 B R R ~)0(/∆关系图。
四．注意事项：锑化铟片的工作电流小于3.00 mA ，线圈励磁电流小于1.000 A 。
【实验名称】霍尔效应实验及磁阻测量【实验目的】（1）了解霍尔效应的产生原理以及副效应的产生原理；（2）掌握霍尔系数的测量方法，学习消除霍尔副效应的实验方法；（3）研究半导体材料的电阻值随磁场的变化规律。
【实验原理】Ⅰ霍尔效应其中 UH为霍尔电压，RH为霍尔系数， HH K Rd = 为霍尔片的灵敏f B=evB在 fB的作用下，电荷将在元件的两边积累且形成一横向电场E，该电场对载流子产生一个方向和 fB相反的静电场力 fE，其大小为：f E=eEf E阻碍着电荷的进一步积累，最后达到平衡状态时有f B = f E，即evB=eE=eUH/b。
于是 1、2 两点间的电位差为：U H=vbB控制电流I与载流子电荷e、载流子浓度n、载流子漂移速度v及霍尔片的截面积bd之间的关系为I=nevbd，则U H=IB/nedR H=1/neK H=R H/d若霍尔电压UH用V为单位，霍尔片的厚度d用 m为单位，电流I用A为单位，磁感应强度B用T为单位，则霍尔系数的单位是m3／C（米3／库仑）。
【说明】：本次实验简化计算，A近似为1。
Ⅱ磁电阻效应【实验容】(1)设计和安装实验电路，电路如右电流表示数（mA）电压表示数（mV）UH（mV）(2)测量霍尔片输出电压UH与输入电流I的关系曲线，要求电流源2.00～8.00mA，间隔 1.00mA，每个测量点应测4 组数据。
课后画出 UH～I 关系曲线，计算霍尔片的灵敏度 KH和载流子浓度 n。
(*3)判断载流子的类型是空穴还是电子。
(*4)测定磁极间隙磁场的分布曲线。
(5)研究锑化铟磁阻器件的磁电阻效应（A、B 端短路条件），本实验要求测量磁电阻ΔR/R(0)随磁场的变化规律，磁场电流 IM：0～1000mA，间隔 100mA。
【数据处理】1：霍尔效应励磁电流I M= 500 mA B= 128.1mT 作图如下：其中斜率为24.79由于U H=K H IB=R H IB/d所以K H=U H/(I*B)= 193.5π/TR H= K H*d=2：励磁电流与磁感应强度工作电流I= 4.00mA3：磁电阻效应（A、B短路）I CD= 1.40mA【选作】4:测量B-x磁场分布5：判断载流子类型：。
霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
从本质上讲，霍尔效应是电流的一种磁效应。
1879年，美国霍普金斯大学24岁的研究生霍耳在研究载流导体在磁场中受力性质时发现了这一电磁现象——霍尔效应。
随后人们在半导体、导电流体中也发现了霍耳效应，且半导体的霍耳效应比金属强得多。
霍耳效应发现约100年后，1980年由德国科学家克利青等人又发现了整数量子霍耳效应(IQHE)，并于1985年获得了诺贝尔物理学奖。
1982年，崔琦、施特默和劳夫林又发现了分数量子霍耳效应(FQHE)，获得了1998年诺贝尔物理学奖。
随着科学技术的发展，霍耳效应已在测量、自动控制、计算机和信息技术等方面得到了广泛的应用，主要用途有以下几个方面：（1）测量磁场；（2）测量直流或交流电路中的电流强度和功率；（3）转换信号，如把直流电流转换成交流电流并对它进行调制，放大直流和交流信号；（4）对各种物理量（可转换成电信号的物理量）进行四则运算和乘方开方运算。
由霍耳效应制成的霍耳元件具有结构简单而牢靠、使用方便、成本低廉等优点，在生产和科研实际中得到越来越普遍的应用。
【实验目的】1．了解霍尔效应的原理；2．掌握霍尔电压的测量方法，学会用霍尔器件测量磁场；3．测量霍尔器件的输出特性。
【实验仪器】DH4512系列霍尔效应实验仪【实验原理】一、霍尔效应的基本原理与应用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的聚积，从而形成附加的横向电场。
对于（图10-1）所示的半导体试样，若在X方向通以电流I，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A、A 电极两侧就开始聚积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。
显然，该电场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eVB 相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有：H eE eVB = （10-1）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。
