霍尔效应实验报告参考
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一、实验背景霍尔效应是一种重要的物理现象,最早由美国物理学家霍尔于1879年发现。
当电流通过置于磁场中的导体或半导体时,会在垂直于电流和磁场方向上产生电压,这种现象称为霍尔效应。
霍尔效应不仅揭示了电荷运动规律,而且在许多领域有着广泛的应用,如磁场测量、半导体材料分析、传感器等。
二、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理和实验方法;2. 通过实验测量霍尔元件的霍尔电压与磁场、电流的关系;3. 学习对称测量法消除副效应的影响;4. 确定样品的导电类型、载流子浓度和迁移率。
三、实验原理霍尔效应的原理是基于洛伦兹力定律。
当电流通过导体或半导体时,其中的载流子(电子或空穴)会受到洛伦兹力的作用,从而在垂直于电流和磁场方向上产生横向电场,导致电压的产生。
四、实验仪器1. 霍尔效应实验仪;2. 电源;3. 电流表;4. 磁场发生器;5. 测量线;6. 霍尔元件;7. 导线等。
五、实验内容1. 连接实验电路,确保霍尔元件处于磁场中间;2. 调节电源,使电流表读数稳定;3. 测量不同磁场强度下的霍尔电压;4. 测量不同电流下的霍尔电压;5. 测量不同磁场强度和电流下的霍尔电压;6. 根据测量数据绘制霍尔电压与磁场、电流的关系曲线;7. 使用对称测量法消除副效应的影响;8. 根据霍尔电压、电流和磁场强度计算样品的载流子浓度和迁移率。
六、实验步骤1. 按照实验仪说明书连接实验电路,确保霍尔元件处于磁场中间;2. 调节电源,使电流表读数稳定;3. 测量不同磁场强度下的霍尔电压,记录数据;4. 保持磁场强度不变,改变电流大小,测量霍尔电压,记录数据;5. 改变磁场强度,重复步骤3和4,记录数据;6. 根据测量数据绘制霍尔电压与磁场、电流的关系曲线;7. 使用对称测量法消除副效应的影响,计算样品的载流子浓度和迁移率;8. 分析实验结果,得出结论。
七、实验结果与分析1. 根据实验数据绘制霍尔电压与磁场、电流的关系曲线;2. 通过分析曲线,确定样品的导电类型、载流子浓度和迁移率;3. 讨论实验过程中可能出现的误差,并提出改进措施。
霍尔效应实验报告以下是小编给大家整理收集的霍尔效应实验报告,仅供参考。
霍尔效应实验报告1实验内容:1. 保持不变,使Im从0.50到4.50变化测量VH.可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。
在规定电流和磁场正反方向后,分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B, +IVH=V1—B, +VH=-V2—B,—IVH=V3+B, -IVH=-V4VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.504.0012.734.5014.34画出线形拟合直线图:Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.11556 0.13364B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 <0.00012.保持IS=4.5mA ,测量Im—Vh关系VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.0612.690.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.13389 0.13855B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 <0.0001基本满足线性要求。
大学物理实验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测量霍尔电压、霍尔电流等物理量。
二、实验原理1、霍尔效应将一块半导体薄片置于磁场中(磁场方向垂直于薄片平面),当有电流通过时,在垂直于电流和磁场的方向上会产生横向电场,这种现象称为霍尔效应。
2、霍尔电压产生的横向电场导致在半导体薄片的两端产生电势差,这个电势差称为霍尔电压$U_H$。
霍尔电压的大小与通过半导体薄片的电流$I$、磁场的磁感应强度$B$ 以及半导体薄片的厚度$d$ 等因素有关,其关系式为:$U_H = K_HIB$其中,$K_H$ 为霍尔元件的灵敏度。
3、磁场的测量若已知霍尔元件的灵敏度$K_H$,通过测量霍尔电压$U_H$ 和霍尔电流$I$,就可以计算出磁感应强度$B$,即:$B =\frac{U_H}{K_HI}$三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源、毫安表、伏特表等。
四、实验内容及步骤1、仪器连接按照实验仪器说明书,将霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表等正确连接。
2、调节磁场使用特斯拉计测量磁场强度,并调节磁场至所需的值。
3、测量霍尔电压(1)保持磁场不变,改变霍尔电流,测量不同霍尔电流下的霍尔电压。
(2)保持霍尔电流不变,改变磁场强度,测量不同磁场强度下的霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的霍尔电压、霍尔电流、磁场强度等数据记录在表格中。
五、实验数据处理1、以霍尔电流为横坐标,霍尔电压为纵坐标,绘制霍尔电压与霍尔电流的关系曲线。
2、分析曲线的线性关系,计算霍尔元件的灵敏度$K_H$。
3、根据测量得到的霍尔电压和已知的霍尔电流、霍尔元件灵敏度,计算磁场的磁感应强度$B$。
六、实验误差分析1、系统误差(1)霍尔元件的制作工艺和材料不均匀可能导致霍尔系数存在误差。
(2)测量仪器的精度有限,如直流电源的输出稳定性、电表的测量精度等。
2、随机误差(1)实验操作过程中的读数误差,如电表读数的不确定性。
霍尔效应实验报告k h霍尔效应实验报告kh篇一:霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称:姓名:学院:系:专业:年级:学号:指导教师:成绩:年月日(实验报告目录)实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一.实验目的和要求:1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的VH?Is,V H?IM曲线了解霍尔电势差VH与霍尔元件控制(工作)电流Is、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、判断霍尔元件载流子的类型,并计算其浓度和迁移率。
5、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:1、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。
如右图(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(称为控制电流或工作电流),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。
由于洛伦兹力fL的作用,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fE的作用。
随着电荷积累量的增加,fE增大,当两力大小相等(方向相反)时,fL=-fE,则电子积累便达到动态平衡。
大霍尔效应实验报告一、实验目的本实验旨在研究大霍尔效应,通过测量霍尔电压、电流、磁场强度等物理量,深入理解霍尔效应的原理和应用,掌握相关实验技能和数据处理方法。
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,这一现象称为霍尔效应。
霍尔电压$V_H$ 与通过导体的电流$I$、外加磁场的磁感应强度$B$ 以及导体的厚度$d$ 等因素有关,其关系式为:$V_H =\frac{RHIB}{d}$其中,$R_H$ 为霍尔系数,它与导体的材料性质有关。
在本实验中,我们通过给霍尔元件通以电流,并在其周围施加磁场,测量产生的霍尔电压,从而计算出霍尔系数等相关物理量。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪:包括磁场发生装置、霍尔元件、电流源、电压表等。
2、特斯拉计:用于测量磁场强度。
四、实验步骤1、连接实验仪器将霍尔元件插入实验仪的插槽中,确保接触良好。
按照电路图连接电流源、电压表和磁场发生装置。
2、测量霍尔电压与电流的关系设定磁场强度为一定值。
逐渐改变电流大小,测量不同电流下的霍尔电压,并记录数据。
3、测量霍尔电压与磁场强度的关系设定电流为一定值。
逐渐改变磁场强度,测量不同磁场强度下的霍尔电压,并记录数据。
4、测量不同方向磁场下的霍尔电压改变磁场方向,测量相应的霍尔电压。
5、重复测量对每个测量步骤进行多次测量,以减小误差。
五、实验数据记录与处理1、霍尔电压与电流的关系|电流(mA)|霍尔电压(mV)||||| 100 | 250 || 200 | 500 || 300 | 750 || 400 | 1000 || 500 | 1250 |根据数据绘制霍尔电压与电流的关系曲线,可以发现霍尔电压与电流呈线性关系。
2、霍尔电压与磁场强度的关系|磁场强度(T)|霍尔电压(mV)||||| 010 | 200 || 020 | 400 || 030 | 600 || 040 | 800 || 050 | 1000 |绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线,同样呈现线性关系。
霍尔效应实验报告优秀4篇实验四霍尔效应篇一实验原理1.液晶光开关的工作原理液晶的种类很多,仅以常用的TN(扭曲向列)型液晶为例,说明其工作原理。
TN型光开关的结构:在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶,液晶分子的形状如同火柴一样,为棍状。
棍的长度在十几埃(1埃=10-10米),直径为4~6埃,液晶层厚度一般为5-8微米。
玻璃板的内表面涂有透明电极,电极的表面预先作了定向处理(可用软绒布朝一个方向摩擦,也可在电极表面涂取向剂),这样,液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里;电极表面的液晶分子按一定方向排列,且上下电极上的定向方向相互垂直。
上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用,趋向于平行排列。
然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直,所以从俯视方向看,液晶分子的排列从上电极的沿-45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿+45度方向排列,整个扭曲了90度。
理论和实验都证明,上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质,即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时,偏振方向会旋转90度。
取两张偏振片贴在玻璃的两面,P1的透光轴与上电极的定向方向相同,P2的透光轴与下电极的定向方向相同,于是P1和P2的透光轴相互正交。
在未加驱动电压的情况下,来自光源的'自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光,该线偏振光到达输出面时,其偏振面旋转了90°。
这时光的偏振面与P2的透光轴平行,因而有光通过。
在施加足够电压情况下(一般为1~2伏),在静电场的作用下,除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外,其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。
于是原来的扭曲结构被破坏,成了均匀结构。
从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转,保持原来的偏振方向到达下电极。
这时光的偏振方向与P2正交,因而光被关断。
由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过,加上电场的时候光被关断,因此叫做常通型光开关,又叫做常白模式。
篇一:霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称:姓名:学院:系:专业:年级:学号:指导教师:成绩:年月日(实验报告目录)实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一.实验目的和要求:1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vh?is,vh?im曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制(工作)电流is、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、判断霍尔元件载流子的类型,并计算其浓度和迁移率。
5、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:1、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。
如右图(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(称为控制电流或工作电流),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。
由于洛伦兹力fl的作用,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fe的作用。
随着电荷积累量的增加,fe增大,当两力大小相等(方向相反)时,fl=-fe,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eh,相应的电势差称为霍尔电压vh。
设电子按均一速度向图示的x负方向运动,在磁场b作用下,所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量,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 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度,vh为霍尔电压,l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时,fl??fe ?vh/l (1)设霍尔元件宽度为l,厚度为d,载流子浓度为n,则霍尔元件的控制(工作)电流为 is?ne (2)由(1),(2)两式可得 vh?ehl?ib1isb?rhs (3)nedd即霍尔电压vh(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rh?1称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,根据材料的电导ne率σ=neμ的关系,还可以得到:rh??/???? (4)式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率,即单位电场下载流子的运动速度,一般电子迁移率大于空穴迁移率,因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。
霍尔效应的研究实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应测量磁场的方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压、霍尔电流等物理量。
二、实验原理当电流 I 沿垂直于磁场 B 的方向通过半导体薄片时,在薄片的垂直于电流和磁场方向的两侧 a、b 之间会产生一个电位差 UH,这一现象称为霍尔效应。
霍尔电压 UH 的大小与电流 I、磁感应强度 B 以及薄片的厚度 d 有关,它们之间的关系为:UH = KHIB (1)其中 KH 称为霍尔元件的灵敏度,它是一个与材料性质和几何尺寸有关的常数。
假设霍尔元件为一个矩形,其长为 l,宽为 w,厚度为 d,则霍尔元件的灵敏度 KH 可以表示为:KH = 1 /(ned) (2)其中 n 为载流子浓度,e 为电子电荷量。
由(1)式可知,如果已知霍尔元件的灵敏度 KH,通过测量霍尔电压 UH 和电流 I,就可以计算出磁感应强度 B。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计、霍尔元件等。
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、直流电源、毫安表、伏特表等仪器。
确保连接正确无误,避免短路或断路。
2、调节磁场打开特斯拉计,调节磁场强度到所需的值。
在调节过程中,注意观察磁场强度的变化,确保其稳定在设定值附近。
3、测量霍尔电压接通直流电源,调节电流 I 到一定值。
然后,使用伏特表测量霍尔元件两侧的霍尔电压 UH。
改变电流 I 的方向和磁场 B 的方向,分别测量相应的霍尔电压,并记录数据。
4、改变电流和磁场分别改变电流 I 和磁场 B 的大小,重复步骤 3,测量多组数据。
5、数据处理根据测量得到的数据,计算出不同电流和磁场条件下的霍尔电压UH,并利用公式(1)计算出相应的磁感应强度 B。
绘制 B I 曲线,分析实验结果。
五、实验数据记录与处理|电流 I(mA)|磁场 B(T)|霍尔电压 UH(mV)(+I,+B)|霍尔电压 UH(mV)(I,+B)|霍尔电压 UH(mV)(+I,B)|霍尔电压 UH(mV)(I,B)|平均霍尔电压 UH (mV)|||||||||| 100 | 010 | 250 |-248 |-252 | 250 | 250 || 100 | 020 | 502 |-498 |-500 | 500 | 500 || 100 | 030 | 750 |-745 |-752 | 750 | 750 || 200 | 010 | 500 |-495 |-505 | 500 | 500 || 200 | 020 | 1000 |-990 |-1010 | 1000 | 1000 || 200 | 030 | 1500 |-1485 |-1515 | 1500 | 1500 |根据实验数据,计算出不同条件下的平均霍尔电压 UH,并利用公式 UH = KHIB 计算出相应的磁感应强度 B。
霍尔效应实验报告参考_图文一.实验目的1.了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。
2.测量霍尔元件的曲线,了解霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流之间的系。
3.学习用对称测量法消除副效应的影响,测量试样的和曲线。
4.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二.实验仪器设备TH-H 型霍尔实验组合仪由试验仪和测试仪组成1.实验仪:本实验仪由电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件组成。
C型电磁铁,给它通以电流产生磁场。
二维移动标尺及霍尔元件;霍尔元件是由N型半导体材料制成的,将其固定在二维移动标尺上,将霍尔元件放入磁铁的缝隙之中,使霍尔元件垂直放置在磁场之中,在霍尔元件上通以电流,如果这个电流是垂直于磁场方向的话,则在垂直于电流和磁场方向上导体两侧会产生一个电势差。
三个双刀双掷闸刀开关分别对励磁电流,工作电流霍尔电压进行通断和换向控制。
右边闸刀控制励磁电流的通断换向。
左边闸刀开关控制工作电流的通断换向。
中间闸刀固定不变即指向一侧。
2.测试仪测试仪有两组独立的恒流源,即“输出”为0~10mA给霍尔元件提供工作电流的电流源,“输出”为0~1A为电磁铁提供电流的励磁电流源。
两组电流源相互独立。
两路输出电流大小均连续可调,其值可通过“测量选择”键由同一数字电流表进行测量,向里按“测量选择”测,放出键来测。
电流源上有Is调节旋钮和Im调节旋钮。
直流数字电压表用于测量霍尔电压,本实验只读霍尔电压、所以将中间闸刀开关拨向上面即可。
当显示屏上的数字前出现“—”号时,表示被测电压极性为负值。
一.实验的基本构思和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伦兹力作用而引起的偏转。
由于带电粒子(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集,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。
然而在产生霍尔效应的同时,因伴着多种副效应,以致实验测得的两极之间的电压并不等于真的值,而是包含着各种副效应引起的附加电压,因此必须设法消除。
霍尔效应实验报告(共8篇)篇一:霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称:姓名:学院:系:专业:年级:学号:指导教师:成绩:年月日(实验报告目录)实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一.实验目的和要求:1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vhis,vhim曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制(工作)电流is、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、判断霍尔元件载流子的类型,并计算其浓度和迁移率。
5、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:1、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。
如右图(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(称为控制电流或工作电流),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。
由于洛伦兹力fl的作用,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fe的作用。
随着电荷积累量的增加,fe增大,当两力大小相等(方向相反)时,fl=-fe,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eh,相应的电势差称为霍尔电压vh。
设电子按均一速度向图示的x负方向运动,在磁场b作用下,所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量,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feeehevh/l 式中eh为霍尔电场强度,vh为霍尔电压,l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时,flfe vh/l (1)设霍尔元件宽度为l,厚度为d,载流子浓度为n,则霍尔元件的控制(工作)电流为isne (2)由(1),(2)两式可得 vhehl ib1isbrhs (3)nedd即霍尔电压vh(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rh1称为霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,根据材料的电导ne率σ=neμ的关系,还可以得到:rh/ (4)式中为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率,即单位电场下载流子的运动速度,一般电子迁移率大于空穴迁移率,因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。
霍尔效应实验报告参考
华南农业大学信息软件学院实验报告
课程:大学物理实验学期:2012-2013第一学期任课老师:***
专业班级:**************学号:************** 姓名:***
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实验3 霍尔效应的应用
一.实验目的
1.了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材
料要求的知识。
2.测量霍尔元件的曲线,了解霍尔电压与霍尔元件
工作电流、直螺线管的励磁电流之间的系。
3.学习用对称测量法消除副效应的影响,测量试样
的和曲线。
4.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二.实验仪器设备
TH-H 型霍尔实验组合仪由试验仪和测试仪组成
1.实验仪:本实验仪由电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件组成。
C型
电磁铁,给它通以电流产生磁场。
二维移动标尺及霍尔元件;霍尔元件是由N型半导体材料制成的,将其固定在二维移动标尺上,将霍尔元件放入磁铁的缝隙之中,使霍尔元件垂直放置在磁场之中,在霍尔元件上通以电流,如果这个电流是垂直于磁场方向的话,则在垂直于电流和磁场方向上导体两侧会产生一个电势差。
三个双刀双掷闸刀开关分别对励磁电流,工作电流霍尔电压进行通断和换向控制。
右边闸刀控制励磁电流的通断换向。
左边闸刀开关控制工作电流的通断换向。
中间闸刀固定不变即指向一侧。
2.测试仪
测试仪有两组独立的恒流源,即“输出”
为0~10mA给霍尔元件提供工作电流的电流源,“输出”为0~1A为电磁铁提供电流的励磁电流源。
两组电流源相互独立。
两路输出电流大小均连续可调,其值可通过“测量选择”键由同一数字电流表进行测量,向里按“测量选择”测,放出键来测。
电流源上有Is调节旋钮和Im调节旋钮。
直流数字电压表用于测量霍尔电压,本实验只读霍尔电压、所以将中间闸刀开关拨向上面即可。
当显示屏上的数字前出现“—”号时,表示被测电压极性为负值。
三.实验的基本构思和原理
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁
场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。
由于带电粒子(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集,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。
然而在产生霍尔效应的同时,因伴着多种副效应,以致实验测得的两极之间的电压并不等于真的值,而是包含着各种副效应引起的附加电压,因此必须设法消除。
根据副效应产生的机理可知,采用电流和磁场换向的所谓对称测量法,基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除。
具体做法是和大小不变,并在设定电流和磁场的正反方向后,依次测量由下列四组不同方向的和组合的两点之间的电压V1,V2,V,.V4,即
+Is,+B,V1
+Is,--B,V2
--Is,--B,V3
--Is,+B,V4,
然后求上述四组数据V1,V2,V3,V4的代数平均值,可得
Vh=(V1—V2+V3—V4)/4
通过对称测量法求得的Vh,虽然还存在个别无法消除的副效应,但其引入的误差甚小,可以不计。
四.实验基本步骤
(1) 按连接测试仪和实验仪之间相应的I s 、V s 和I m 各组连线,I s 及Im换向开关投向上方,表明I s 及Im均为正值,反之为负值。
V h 、Vo 切换开关投向上方测Vh,投向下方测Vo 。
(2)对测试仪进行调零。
将测试仪的两个调节旋钮均置零位,待开机数分钟后若V h,显示不为零,可通过面板左下方小孔的“调零”电位器实现调零,即“0. .00“。
(3)测绘切换Vh- 值。
将开关“V h 、Vo ”投向V h 测,测试仪的功能切换置Vh,保持Im值不变,测绘Vh-Is曲线。
(4)测绘Vh-Im值。
实验仪及试验仪各开关位置同上。
保持半导体的电流I s不变,测绘Vh-Im曲线。
(5)测量Vo 值。
将切换开关“V h 、Vo ”投向v o
测,在零磁场下,取I s=2.00mA,测量Vo。
(6)确定样品的导电类型。
将实验仪三组双刀开关均投向上方,毫伏表测量电压为Vaa,取
I s=2.00mA,-,Im=0.6A ,测量V h 大小及极性,判断样品导电类型。
(7) 求样品R h ,n,o,u 值。
五.实验数据记录及处理
绘制Vh-Is 曲线数据表
Is (mA )(霍尔电流)
1
V
2
V
3
V
4
V
Vh=(V1-V2+V3-
V4)/4
(mV)
+Is,+B,
+Is,
--B,
--Is
,--B
,
--Is
,+B,
1.00 -4.7
8
4.18
-4.2
7
4.28 4.38
1.50 -7.0
3
6.38
-6.8
9
6.52 6.71
2.00 -9.2
7
8.
56
-9.
08
8.76
8.
92
2.50 -11.10.8-11.11.0
55 0 32 4 11.18
3.00 -13.
80
13.0
-13.
51
13.2
9
13.
40
4.00 -17.
91
17.3
9
-18.
29
17.7
8
17.
84
其中电流范围:Im=0.6A;Is=1.00~4.00mA
绘制Vh-Im 曲线数据表
M
I(A) (励磁电流)
1
V
2
V
3
V
4
V Vh=(V1-V2+V3-
V4)/4
(m
V)
+Is,
+B,
+Is,
--B,
--Is
,--B
,
--Is
,+B,
0.30 0 --7.
04
6.26
-6.7
6
6.54 6.65
0.40 0 --9.
38
8.52
-9.0
3
8.82 8.94
0.50 0 -11.
54
10.7
4
-11.
24
11.0
9
11.15
0.60 0 -13.
84
12.9
7
-13.
48
13.2
7
13,.39
0.70 0 -16.
00
15.2
1
-15.
72
15.5
2
15.61
0.80 0 -18.
23
17.4
4
-17.
95
17.7
3
17.84
其中电流范围:Is=3.00mA;Im=0.300~0.800A。
Vo=1mv,d=0.5mm,
由表画出V h---Im关系线:
由表画出V h —I s关系线:
相关数据计算 R h=(Vh*d)/(I s*B)=1.06*10^-2(M.V)/(A.T)
u=|Rh|o =? .
n=1/|Rh|e=6.4*10^(20)(m-3)
o=l*I/(S*U)=?
五.实验结论:
1. 当励磁电流
I=0时,霍尔电压不为0,且随着
M
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
六.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
M
到底,使其输出电流趋于最小,然后再开机关
机前,应将
I、H I调节旋钮逆时针方向旋到底,
M
然后切断电源
4..电源开机后预热几分钟,即可进行实验。
5..在实验过程中试验仪的
U开关应至始至终保
H
持闭合,否则会为“1”或数字跳动现象。
6..改变
I或霍尔元件过程应断开试验仪上的M I换
H
向开关以防长时间通电而发热,导致霍尔元件升温影响实验结果。