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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。
磁阻效应和霍尔效应的区别磁阻效应和霍尔效应，这俩名字听起来是不是有点高大上？别担心，今天我们就来聊聊这俩小家伙的区别，让你轻松搞懂，不用再在课堂上打瞌睡了。
先说磁阻效应。
它就像个调皮的孩子，当磁场一来，它就开始变得“不一样”了。
想象一下，你在走路，突然一阵风把你吹得东倒西歪，你的运动状态是不是会改变？这就是磁阻效应的感觉。
它主要是通过改变电流流动的阻力来实现的。
这一效应在很多地方都能见到，比如在一些传感器里，磁场的变化就会影响电流的流动，从而实现不同的功能。
它就像那种一听到音乐就想跳舞的人，瞬间变得活跃。
再说说霍尔效应，这可是个更聪明的家伙。
霍尔效应就像是给你发了一张地图，指引你在复杂的环境中找到方向。
想象一下，如果你在一个密闭的房间里，有个小风扇正好对着你吹，风从一个方向吹过来，你的头发会被吹得四处飞舞。
霍尔效应就是这个样子，当电流在磁场中流动时，它的方向会发生偏转，就像你的头发被风吹得一样。
它的工作原理简单易懂，通过测量这种偏转，咱们可以得到很多有用的信息，比如电流的方向和强度。
这种效应在很多现代科技中都发挥着重要作用，比如在交通监控和电子设备里。
那么这俩家伙到底有什么区别呢？简单来说，磁阻效应侧重于阻力的变化，而霍尔效应则强调电流的偏转。
就像你在街上走，突然看到一个朋友招手，你的注意力就会被他吸引，可能就会改变你的行走方向。
这种注意力的变化就有点像霍尔效应。
而磁阻效应则更像是你在路上遇到了个大坑，你的脚步被迫减慢，行动受限。
两者的机制和应用场景各有千秋，不能混为一谈。
在实际应用中，磁阻效应常用于一些精密的传感器，比如汽车的轮速传感器。
想想看，车子开得飞快，突然轮子转速一变，这时候磁阻效应就派上用场了，帮助车子保持安全。
而霍尔效应则经常用于电流传感器，它能实时监测电流的变化，保护电路不受损坏。
这两者就像是两个好搭档，一个负责“刹车”，一个负责“导航”，默契得很。
还有一点值得一提的是，这两种效应的发现也充满了故事。
磁阻效应与霍尔效应的联系嘿，朋友们！今天咱来唠唠磁阻效应和霍尔效应这俩神奇的玩意儿，它们之间可是有着千丝万缕的联系呢！咱先说说磁阻效应哈。
你就想象一下，这就好比是一条道路，电流就像一辆车在上面跑。
平常呢，这路好走得很，车跑得顺顺当当。
可一旦有个磁场横在那儿，哎呀，这路就变得不那么好走啦，车开起来就费劲了，电流也就受到影响啦！是不是挺有意思的？那霍尔效应呢，就像是磁场这个“大怪物”搞出来的一个小把戏。
当电流通过一个导体，再加上磁场这么一掺和，嘿，在导体的一侧和另一侧就会出现一个电压差。
这就好像磁场在跟我们玩魔术一样，突然就变出个电压来了！那它们俩到底有啥联系呀？这就好比是一对好兄弟，相互之间总有那么点儿关联。
你想啊，磁阻效应说的是磁场对电流的影响，而霍尔效应呢，不也是磁场和电流一起捣鼓出来的现象嘛！它们都和磁场、电流脱不了干系呀！就好像你有两个好朋友，一个喜欢踢足球，一个喜欢打篮球，但他们都热爱运动呀！磁阻效应和霍尔效应也是这样，虽然表现形式不太一样，但本质上都是磁场和电流作用下的奇妙产物。
咱再来仔细琢磨琢磨。
磁阻效应让我们看到了磁场是怎么给电流使绊子的，而霍尔效应呢，又给我们展示了磁场还能玩出啥花样。
它们就像是一个大拼图里的两块，单独看各有各的奇妙，合在一起呢，就能让我们更全面地了解磁场和电流的世界啦！而且哦，在实际应用中，它们也是大显身手呢！比如说在一些传感器里，利用磁阻效应可以测量磁场的强度，利用霍尔效应可以检测电流的大小。
这不就是它们俩相互配合，一起为我们服务嘛！总之啊，磁阻效应和霍尔效应这对“好兄弟”，它们的联系可紧密着呢！我们可得好好研究研究它们，说不定哪天就能靠着它们搞出个大发明来呢！这可不是开玩笑哦，科技的进步不就是这么一步步来的嘛！所以啊，可别小瞧了它们，它们的潜力大着呢！。
霍尔效应测试㈠霍尔效应的组成,功能及性能,工作原理.组成: HMS测试系统主要由恒电流源、范德堡法则终端转换器、电压测量计，低温管道系统及磁场强度系统组成.功能及性能：工作原理：范德堡法则1 、电阻率测量测量电阻率时，依次在一对相邻的电极通电流，另一对电极之间测电位差，得到电阻R，代入公式得到电阻率ρ。
这种方法对于样品形状没有特殊的要求，但是要求薄膜样品的厚度均匀，电阻率均匀，表面是单连通的，即没有孔洞。
此外，A,B,C,D四个接触点要尽可能小（远远小于样品尺寸），并且这四个接触点必须位于薄膜的边缘。
为了简化测量和计算，常常要求待测薄膜为正方形，这是由于正方形具有很高的对称性，正方形材料的四个顶点从几何上是完全等效，因而可推知电阻值R AB,CD和R BC,AD在理论上也应该是相等。
查表可知当R AB,CD/R BC,AD=1时，f=1。
因此，最终电阻率的公式即可简化为：2、霍尔系数和迁移率测量测量霍尔系数时，在一对不相邻的电极通上电流，并在垂直样品方向上加一磁场，在另一对不相邻的电极上测量电压的变化，可得霍尔系数及其载流子浓度.其中d为样品厚度，B为磁场强度，q为电子电荷。
由电阻率和霍尔系数的测量，同时还可以得到电子的霍尔迁移率。
㈡软件菜单使用说明1. 先打开电脑主机，再打开设备开关。
2. 左手拿磁极的上盖（N朝上），将待测得薄膜样品放入弹簧夹内，此时弹簧夹应正面朝上（如果放反，会将样品烧坏），放好后盖好上盖。
3. 开始界面4. 进入霍尔测试界面需要输入数据的只有左上角的INPUT VALUE栏，别的都不用改动。
INPUT VALUE的菜单说明如下所示。
DATE:测试日期；USER NAME:用户名称；SAMPLE NAME：样品名称；（前三项自己正确填写）；COMPORT：通信端口（已设置好不用重新输入）；TEMP：测试温度（室温下测选择300K，液氮的环境中测选择77K）；I: 测试电流（根据试验需求输入）；DELAY：更换测试点测试延时（一般无需改动，0.100s）；D：样品厚度（根据自己的样品输入）；B：测量磁场（根据磁铁上的数据输入）；Measurement Number:测量次数（一般选择1000）。
