10实验十 霍耳效应

霍尔效应实验报告篇一：霍尔效应实验报告篇二：霍尔效应的应用实验报告一、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—IM曲线，了解霍尔电势差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IM 换向开关及VH 、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EH。

如图15-1所示的半导体试样，若在X方向通以电流IS ，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EH0EH0显然，霍尔电场EH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eEH与洛仑兹力eB相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故eEH?eB （1）其中EH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IS?nebd（2）由（1）、（2）两式可得：VH1ne?EHb?1ISBned?RHISBd即霍尔电压VH（A 、A／电极之间的电压）与ISB乘积成正比与试样厚度d成反比。

比例系数RH?称为只要测出VH （伏）以及知道IS（安）、B（高斯）和d （厘米）可按下式计算RH（厘米3／库仑）：RH＝VHdISB?108（4）上式中的108是由于磁感应强度B用电磁单位（高斯）而其它各量均采用CGS实用单位而引入。

霍尔效应的原理和应用实验1. 引言霍尔效应是指当导体中有电流通过时，在垂直于电流方向与磁场方向的方向上会产生电势差的现象。

这个效应在电子学中有着重要的应用，特别是在传感器和测量领域。

本文将介绍霍尔效应的原理和实验过程，并探讨其在不同应用领域中的具体应用。

2. 霍尔效应的原理霍尔效应的原理可以通过以下几点来解释：•霍尔效应是由于运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用而产生的。

•当电流通过导体时，电流载流子受到垂直于电流方向和磁场方向的洛伦兹力的作用，导致电流载流子的堆积和偏移。

•霍尔元件中存在一个沿垂直于电流方向的电势差，这个电势差被称为霍尔电压。

3. 霍尔效应的实验为了验证和观察霍尔效应，我们可以进行以下实验步骤：3.1 实验材料和设备•霍尔元件：一种薄片状的半导体材料，通常是块状的晶体硅。

•磁场源：可以通过使用永磁体或电磁体来产生磁场。

•电源：用于提供电流。

•带有示波器功能的电压测量仪器：用于测量霍尔电压。

3.2 实验步骤1.将霍尔元件连接到电路中，确保电流可以通过霍尔元件。

2.将磁场源放置在霍尔元件周围，以确保垂直于电流方向的磁场。

3.使用电压测量仪器测量霍尔电压。

4.改变电流的大小和方向，并记录相应的霍尔电压值。

5.改变磁场的大小和方向，并记录相应的霍尔电压值。

3.3 实验注意事项•在实验过程中，要确保电路连接正确，避免电流和磁场干扰。

•注意保持实验环境的稳定，避免外部干扰。

4. 霍尔效应的应用实验霍尔效应在各个领域都有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用实验：4.1 磁场测量通过测量霍尔电压可以得到与磁场强度相关的信息。

可以使用霍尔元件制作磁场传感器，用于测量磁场强度的大小和方向。

4.2 电流测量通过对霍尔元件施加恒定的磁场，可以用霍尔电压来测量通过导体的电流。

4.3 速度测量通过将霍尔元件安装在旋转物体上，可以测量旋转物体的速度。

当物体转动时，霍尔电压的变化与物体的速度成正比。

4.4 位置测量通过将霍尔元件安装在运动物体上，可以测量物体的位置。

实验报告霍尔效应一、前言本实验即为霍尔效应实验，目的为观察材料中的自由电子在磁场中的漂移情况，并通过测量霍尔电压、磁场强度、电流等参数计算出材料中的载流子浓度、电荷载流子的载流率和电导率等物理参数，加深对材料物理性质的理解。

二、实验原理1. 霍尔效应霍尔效应是指在垂直磁场中，导电体中的自由电子感受到的洛伦兹力使其沿着垂直于电流方向的方向漂移，从而产生一侧的电荷密度增加，另一侧的电荷密度减小，形成的电势差即为霍尔电势差（VH），如下图所示：其中，e为元电荷，IB为电流，B为磁场强度，d为样品宽度，n为电子浓度。

2. 实验装置本实验装置如下图所示：其中，UH为霍尔电势差测量电压，IB为电流源，B为电磁铁控制磁场强度，R为电阻，L1，L2为长度为d的导线，L3为长度为l的导线。

3. 实验步骤（1）将实验装置按照图中所示连接好。

（2）打开电源，调节电流源的电流大小，使其稳定在0.5A左右。

（3）打开电磁铁电源，调节磁场强度大小。

（4）读取测量电压UH值。

（5）更改电流大小、磁场强度等参数进行多次实验重复测量。

三、实验结果通过多次实验测量，我们得到了以下测量数据：IB/A B/T UH/mV0.5 0 00.5 0.1 60.5 0.2 120.5 0.3 180.5 0.4 240.5 0.5 30四、实验分析1. 计算样品电子浓度根据式子：UH=IBBd/ne，可以计算得出样品中电子浓度n，如下表所示：2. 计算材料电导率IB/A B/T UH/mV R/Ω J/A.m^-2 E/V.m^-1 σ/(S.m^-1)0.5 0 0.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.1 6.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.2 12.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.3 18.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.4 24.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+50.5 0.5 30.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+53. 计算电子的载流率通过本实验可以得到如下结论：1. 随着磁场强度的增加，霍尔电势差也随之增加。

实验十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。

随着半导体材料和制造工艺的发展，人们利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。

在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。

近年来，霍尔效应实验不断有新发现。

1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。

目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。

在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。

一、实验目的1、掌握霍尔效应原理，理解霍尔元件有关参数的含义和作用2、测定霍尔元件的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I s、磁感应强度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。

5、确定试样的导电类型、载流子浓度及迁移率。

二、实验仪器霍尔效应实验仪三、实验原理如图2-1所示，磁场B位于Z的正向，与之垂直的半导体薄片（霍尔元件）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。

与此同图2-1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。

霍尔效应实验报告
实验名称：霍尔效应实验
实验目的：通过霍尔效应实验，研究磁场对导体电流的影响，并确定磁场强度对电势差的影响关系。

实验原理：霍尔效应是指当导体中有电流通过时，如果在导体两侧施加垂直于电流方向的磁场，那么导体两侧就会产生电势差。

这个现象被称为霍尔效应。

实验仪器：霍尔效应实验装置（包括导体、磁铁、电源、电流表、电压表等）
实验步骤：
1. 将实验仪器连接好，确保仪器工作正常。

2. 调整磁铁位置，使磁场垂直于导体。

3. 施加一定大小的直流电流通过导体。

4. 测量电势差和电流大小。

5. 改变磁场强度（可以通过改变磁铁位置或调整磁铁强度），重复步骤3和4，记录每次实验的数据。

实验结果：
根据实验数据，可以绘制电势差和磁场强度的关系图线。

由图线可以确定磁场强度对电势差的影响关系。

实验分析：
根据实验结果，我们可以得出磁场强度对电势差的影响关系。

同时，我们还可以利用霍尔效应实验测量磁场的大小。

实验结论：
根据实验结果和分析，我们得出霍尔效应实验的结论：磁场会对导体电流产生影响，使导体两侧产生电势差。

同时，我们可以利用霍尔效应来测量磁场的大小。

实验报告霍尔效应一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。

2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪器，测量霍尔电压、电流等物理量。

二、实验原理1、霍尔效应将一块半导体薄片置于磁场中，当在薄片的纵向通以电流时，在薄片的横向两侧会产生一个电位差，这种现象称为霍尔效应。

这个电位差称为霍尔电压，用＄U_H$ 表示。

霍尔电压的产生是由于运动的载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用而发生偏转，在薄片的两侧积累了正负电荷，从而形成了电场。

当电场力与洛伦兹力达到平衡时，电荷的积累停止，霍尔电压达到稳定值。

2、霍尔电压的计算设半导体薄片的厚度为＄d$，载流子的浓度为＄n$，电流为＄I$，磁感应强度为＄B$，则霍尔电压＄U_H$ 可以表示为：＼U_H ＝＼frac{1}｛nq}IBd\其中，＄q$ 为载流子的电荷量。

3、测量磁场如果已知半导体薄片的参数（如载流子浓度＄n$、薄片厚度＄d$）以及通过的电流＄I$，测量出霍尔电压＄U_H$，就可以计算出磁感应强度＄B$：＼B ＝＼frac{nqdU_H}｛I}＼三、实验仪器1、霍尔效应实验仪，包括霍尔元件、电磁铁、电源、电压表、电流表等。

2、特斯拉计，用于测量磁场强度。

四、实验步骤1、连接实验仪器按照实验电路图连接好霍尔效应实验仪的各个部分，确保连接正确无误。

2、调整磁场打开电磁铁电源，逐渐增加电流，使磁场强度逐渐增大。

使用特斯拉计测量磁场强度，并记录下来。

3、测量霍尔电压（1）保持磁场强度不变，改变通过霍尔元件的电流＄I$，分别测量不同电流下的霍尔电压＄U_H$，记录数据。

（2）保持电流＄I$ 不变，改变磁场强度，测量不同磁场强度下的霍尔电压＄U_H$，记录数据。

4、数据处理（1）根据测量的数据，绘制霍尔电压＄U_H$ 与电流＄I$ 的关系曲线。

（2）绘制霍尔电压＄U_H$ 与磁场强度＄B$ 的关系曲线。

（3）根据实验原理中的公式，计算出半导体薄片的载流子浓度＄n$ 和薄片厚度＄d$。

《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（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。

【实验报告】霍尔效应实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。

2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪器，测量霍尔电压和电流等相关物理量。

二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。

假设在一块矩形半导体薄片（通常为 N 型半导体）上沿 X 方向通以电流 I，在 Z 方向加上磁场 B，那么在 Y 方向上就会产生电势差 UH，这个电势差称为霍尔电压。

霍尔电压 UH 的大小与电流 I、磁感应强度 B 以及半导体薄片的厚度 d 等因素有关，其关系式为：UH ＝ KHIB/d ，其中 KH 称为霍尔系数。

三、实验仪器1、霍尔效应实验仪：包括霍尔元件、励磁线圈、测量电路等。

2、直流电源：提供稳定的电流和电压输出。

3、数字电压表：用于测量霍尔电压和励磁电流等。

四、实验步骤1、连接实验仪器将霍尔元件安装在实验仪的相应位置，并连接好测量电路。

接通直流电源，确保电源输出稳定。

2、测量霍尔电压调节励磁电流 IM，使其达到一定的值。

改变工作电流 IS 的大小和方向，分别测量相应的霍尔电压 UH 。

3、测量励磁电流与磁感应强度的关系保持工作电流 IS 不变，逐步增大励磁电流 IM ，测量不同 IM 对应的霍尔电压 UH 。

4、数据记录与处理将测量得到的数据记录在表格中。

根据实验数据，绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。

五、实验数据及处理以下是实验中测量得到的数据记录表格：｜工作电流 IS（mA）｜霍尔电压 UH（mV）（＋IS）｜霍尔电压 UH（mV）（IS）｜平均霍尔电压 UH（mV）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 100 ｜ 256 ｜－258 ｜ 257 ｜｜ 200 ｜ 512 ｜－510 ｜ 511 ｜｜ 300 ｜ 768 ｜－770 ｜ 769 ｜｜ 400 ｜ 1024 ｜－1026 ｜ 1025 ｜｜励磁电流 IM（A）｜霍尔电压 UH（mV）｜｜：：｜：：｜｜ 020 ｜ 128 ｜｜ 040 ｜ 256 ｜｜ 060 ｜ 384 ｜｜ 080 ｜ 512 ｜根据上述数据，绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。