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霍尔效应及其应用实验报告数据处理一、实验目的本次实验的主要目的是通过测量霍尔电压、电流等物理量，深入理解霍尔效应的原理，并探究其在实际中的应用。
同时，通过对实验数据的处理和分析，提高我们的科学研究能力和数据处理技巧。
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。
假设导体中的载流子为电子，其电荷量为 e，平均定向移动速度为v，导体宽度为 b，厚度为 d，外加磁场的磁感应强度为 B。
则电子受到的洛伦兹力为 F ＝ e v B，在洛伦兹力的作用下，电子会向导体的一侧偏转，从而在导体两侧产生电势差，即霍尔电压 UH 。
根据霍尔效应的基本公式：UH ＝ RH I B ／ d ，其中 RH 为霍尔系数。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计等。
四、实验步骤1、连接实验仪器，将霍尔元件放入磁场中，确保磁场方向与霍尔元件平面垂直。
2、调节直流电源，给霍尔元件通入恒定电流 I ，并记录电流值。
3、用特斯拉计测量磁场的磁感应强度 B ，并记录。
4、测量霍尔元件两端的霍尔电压 UH ，改变电流和磁场的方向，多次测量取平均值。
五、实验数据记录以下是一组实验数据示例：｜电流 I （mA) ｜磁场 B （T) ｜霍尔电压 UH （mV) ｜｜｜｜｜｜ 500 ｜ 050 ｜ 250 ｜｜ 500 ｜ 100 ｜ 500 ｜｜ 500 ｜ 150 ｜ 750 ｜｜ 1000 ｜ 050 ｜ 500 ｜｜ 1000 ｜ 100 ｜ 1000 ｜｜ 1000 ｜ 150 ｜ 1500 ｜六、数据处理方法1、计算霍尔系数 RH根据公式 UH ＝ RH I B ／ d ，可得 RH ＝ UH d ／（I B) 。
由于 d 为霍尔元件的厚度，在实验中为已知量，因此可以通过测量不同电流和磁场下的霍尔电压，计算出霍尔系数 RH 。
电磁感应中的霍尔效应与应用电磁感应是电磁学中一个重要的概念，指的是导线中的电流或磁场发生变化时，会在导线附近产生感应电动势。
在电磁感应的研究中，霍尔效应是一种常见的现象，具有广泛的应用。
本文将详细介绍霍尔效应的原理、实验方法，以及在实际中的应用。
一、霍尔效应的原理霍尔效应是美国物理学家霍尔在19世纪提出的。
当导体中通有电流时，导体内部的自由电子会受到洛伦兹力的作用，沿着某个方向发生偏转。
这个方向垂直于电流方向和磁场方向，称为霍尔方向。
霍尔效应可以通过以下公式来计算：\[ E = R_H \cdot I \cdot B \]其中，E表示感应电动势，R_H是霍尔系数，I是电流强度，B是磁场强度。
二、霍尔效应的实验方法为了观察和测量霍尔效应，可以进行如下实验：1. 准备材料：霍尔元件、电流源、磁铁等。
2. 将霍尔元件连接到电路并选定适当的电流和磁场强度。
3. 通过调节电流和磁场，观察和测量霍尔元件产生的感应电动势。
三、霍尔效应的应用霍尔效应在实际中有着多种应用，以下列举其中几个常见的应用领域。
1. 传感器：霍尔效应可以用作传感器测量磁场强度，被广泛应用于磁传感器中。
例如，汽车中的转向角度传感器、电子设备中的接近开关，都可以利用霍尔效应进行测量。
2. 电动机控制：通过测量电动机中的霍尔元件产生的感应电动势，可以实现电动机的速度控制、位置检测等功能。
3. 磁存储器：霍尔效应还可以应用于磁存储器中，通过利用霍尔元件的磁场依赖性，实现数据的读写和存储。
4. 流量计：流量计是一种用来测量气体或液体流量的仪器，霍尔效应可以实现流量计的测量和控制。
5. 电子称：电子秤通常使用霍尔元件来测量被称物体的质量，精度较高且响应速度快。
结论霍尔效应是电磁感应的一个重要现象，通过实验可验证该效应的存在，并测量感应电动势。
在实际应用中，霍尔效应被广泛用于传感器、电动机控制、磁存储器、流量计和电子称等领域。
随着科学技术的不断发展，霍尔效应的应用前景将会更加广阔。
课程名称：大学物理实验（二）实验名称：霍尔效应及其应用
图3.3 霍尔器件输出特性测量仪器实物图
仪器操作注意事项
1、测试仪开关机前将I S和I M旋钮逆时针转到底，防止输出电流过大；
2、I S和I M接线不可颠倒，以防烧坏霍尔片；
3、式样应置于螺旋线圈/铁芯气隙内磁场均匀处（即尽量处于中心）。
4、电压表调零
，测试仪功能选择置于“V H”，然后调节I M=0.5A,d=0.5mm
K，单位为千高斯/安(KGs/A)
表5.1 V H—I S曲线图
表5.2测绘曲线V H—I M数据记录表
/mV V2/mV V3/mV V4/mV V
Is-B，+Is-B，-Is+B，-Is
-4.52 4.53-4.80
-6.07 6.11-6.36
-7.637.64-7.92
-9.199.20-9.47
-10.7510.76-11.03
-12.3112.32-12.60
图5.2V H—I M曲线图
测量螺线管轴线上磁场分布
图5.3螺线管轴线上磁场分布
I S曲线的数据处理如下
=0.500A，K=3.94(KGS/A)
V H1=V1−V2+V3−V4
4=2.64−(−2.54)+2.55−(−2.63)
4
=2.59(mV)
5.1；
B=KI M=0.394×0.5=0.197(T)。
实验七、霍尔效应1879年，霍尔在研究截流导体在磁场中的受力情况时，发现了一种现象：给处于匀强磁场中的板状金属导体，通以垂直于磁场方向的电流时，肝在金属板的上下两表面间产生一个横向电势差，这一现象称为霍尔效应。
霍尔效应不只是在金属导体中产生，在半导体或导体中同样也能产生，且半导体中的霍尔效应更加显著。
霍尔效应是研究半导体材料性能的重要理论根据，利用半导体材料制成的霍尔元件，又称为霍尔传感器。
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．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的ＶＨ－ＩＳ和ＶＨ－ＩＭ曲线。
3．确定试样的导电类型，载流了的浓度以及迁移率。
二、实验仪器霍尔效应仪；霍尔效应测试仪、fx-3600p 计算器。
三、实验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。
假定有如图所示的金属块中，通以水平向右的沿Ｘ轴正方向的电流Ｉ，外加沿Ｚ轴正方向的磁感应强度为Ｂ的磁场。
由于金属中形成电流的是电子，电子的定向移动方向与电流方向相反，即沿Ｘ轴负方向。
此时电子在磁场中受洛仑兹力f H ，方向向下，则电子向金属块的下沿聚集，相应正电荷则在上板。
这样形成由上向下的电场E H ，使后来的电子在受到向下洛仑兹力f H 的同时，还受到向上的电场力f E ，最终两个力平衡，上下板的电荷达到稳定状态。
这时上下板之间的电压称之为霍尔电压，这种效应叫霍尔效应。
霍尔电压的计算公式的推导：设电子的电量为e ，单位体积中的自由移动的电荷数—即载流了浓度为n ，霍尔片的厚度为d,高度为b ，则由f H =qVB,f e =qE,I=neSv=nebdv;f e =f H.最后推出：B I K nedBI b E U S H S H H === （1） 其中U H 为霍尔电压（A ！、A 之间的电压），它与I S B 的积成正比。
比例系数K H =1/ned 称为霍尔灵敏度，它反映材料的霍尔效应强弱的重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位工作电流时霍尔电压的大小。
霍尔效应的应用和原理1. 介绍霍尔效应是指在通过一定的电流流过具有一定形状和大小的金属或半导体的时候，垂直于电流方向的横向电压差。
该效应由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年发现并命名。
霍尔效应不仅有重要的理论意义，还具有广泛的应用，包括传感器、电子器件、测量、电力、磁体等领域。
本文将重点介绍霍尔效应的应用和原理。
2. 应用2.1 磁场传感器霍尔效应可以用于制造磁场传感器，这些传感器可以测量磁场的强度和方向。
其中最常见的应用是如下几种：•磁力计：通过测量对象周围的磁场变化来检测物体的位置和运动。
•磁场计：测量磁场的大小和磁极的方向，并将其转化为电信号。
磁场传感器广泛应用于社交媒体、电子游戏、导航系统、安防系统等领域。
2.2 电流测量霍尔效应可以应用于电流测量。
通过将电流传导器件放在电路中，利用霍尔传感器测量横向电压差并根据一定的数学计算关系求得电流大小。
这种方法可以测量直流和交流电流。
电流测量是电力行业、电子设备制造业和电动车制造业中常见的应用。
2.3 速度测量霍尔效应也可以用于速度测量。
在车辆的制动系统中，可以使用霍尔传感器检测车轮的转速，并根据转速计算车辆的速度。
此外，霍尔传感器还可用于工业机械设备以及风力发电机组等领域的速度测量。
3. 原理3.1 霍尔元件霍尔元件通常由铬、铂、铜等金属制成的片状金属电极组成。
在元件的一边施加电流，而在另一边测量横向电压差。
元件两侧的接触电极与电流方向垂直，并且在两个接地电极之间有一定距离。
3.2 磁场作用当将一个垂直于电流方向的磁场加在霍尔元件上时，由于电子的洛仑兹力作用，电子会产生一个横向偏转运动，从而形成横向电压差。
这个横向电压差正比于电流的大小和磁场的强度。
通过测量这个横向电压差，可以间接测量电流或磁场的值。
4. 结论霍尔效应是一种重要的物理现象，它不仅有理论研究的意义，还在很多领域发挥着重要的应用价值。
磁场传感器、电流测量和速度测量是霍尔效应最常见的应用领域。
霍尔效应的应用举例及原理简介霍尔效应是指当电流通过载流子密度较高的材料时，在磁场的作用下，产生的电势差现象。
这种效应被广泛应用于各种电子设备和传感器中。
本文将介绍几个应用霍尔效应的实际例子，并解释其原理。
1. 磁场检测器霍尔效应的一个主要应用就是磁场检测器。
通过测量通过材料的电流和磁场之间的关系，可以实时监测磁场的强度和方向。
这种检测器常用于工业控制系统中，用于测量电机、传感器和磁铁生成的磁场。
•磁场强度测量：通过将霍尔元件置于被测磁场附近，可以根据霍尔电压的变化来推导磁场的强度。
由于霍尔效应对磁场的敏感性很高，因此可以非常准确地测量强磁场和弱磁场。
•磁场方向检测：通过在材料中放置多个霍尔元件，并分别测量它们的输出电压，可以判断磁场的方向。
根据霍尔电压的变化规律，可以获得磁场的方向信息。
2. 位置传感器霍尔效应在位置传感器中发挥着重要作用。
通过结合磁场和霍尔效应，可以实现非接触式的位置测量。
•线性位置传感器：线性霍尔元件被用于测量物体相对于传感器的位置。
通过不同位置上的磁场强度的变化，可以确定物体的具体位置。
这种传感器常用于汽车行程传感器、液位传感器等应用中。
•旋转位置传感器：旋转霍尔传感器可以测量物体的角度。
通过将磁场和霍尔元件组合在旋转部件上，可以实时记录旋转部件的位置。
这种传感器被广泛应用于工业自动化以及汽车行程控制系统中。
3. 电流测量器霍尔效应还可以用作电流测量器。
通过测量通过材料的电流和产生的磁场之间的关系，可以实时测量电流的强度。
•直流电流测量：通过将霍尔元件置于电流载流子流动的路径上，可以根据霍尔电势差的变化来测量电流强度。
可以将霍尔元件配合一个伏安表来实现准确的直流电流测量。
•交流电流测量：对于交流电流的测量，通常需要将霍尔元件与其他电路元件（如滤波电感、电容）组合使用，以消除干扰信号。
通过采集霍尔电势差的变化并根据对应的电路设计进行处理，可以实现交流电流测量。
4. 磁力计霍尔效应也常用于制作磁力计，用于测量磁场的强度。
霍尔效应及其在电子学中的应用引言：霍尔效应是指当电流通过一个导体时，如果该导体置于磁场中，则会产生一种垂直于电流方向和磁场方向的电势差，即霍尔电压。
霍尔效应的发现不仅为物理学研究提供了新的视角，而且在电子学领域中有着广泛的应用。
一、霍尔效应的基本原理：霍尔效应的基本原理可以通过洛兹定律来解释。
洛兹定律是基于洛伦兹力的作用而得出的，该力是指在磁场中有电荷运动时，电荷所受到的力。
当电流通过导体时，导体中的自由电荷受到磁场的作用，导致它们沿着导体宽度方向产生移动，从而形成正负电荷堆积。
这样，在导体两侧就会形成一个电势差，即霍尔电压。
二、霍尔效应的特点：1. 非接触性：霍尔效应的测量是通过测量导体侧面的霍尔电压来实现的，因此不需要直接接触到导体表面，具有非接触性的特点。
2. 与磁场强度成正比：霍尔电势差与磁场强度成正比，在实际应用中可以通过改变磁场强度来调节霍尔电势差的大小。
3. 与电流方向有关：霍尔电势差方向与电流方向、磁场方向及电荷载流子的类型有关。
根据霍尔电势差的正负可以确定电流方向以及电荷载流子的类型。
三、霍尔效应在电子学中的应用：1. 霍尔元件：霍尔元件是利用霍尔效应进行测量和控制的器件。
通过霍尔电势差的变化可以实现对磁场强度的测量，广泛应用于磁场传感器、电流传感器、角度传感器等领域。
在工业自动化、电力系统监测以及交通运输等方面都有广泛的应用。
2. 电流测量：由于霍尔电势差与电流成正比，因此可以利用霍尔元件进行电流的测量。
相比传统的电流测量方式，霍尔电流传感器具有无接触、无损耗、精度高等优点，广泛应用于电力仪表、电动机控制、电力系统保护等领域。
3. 磁场测量：霍尔传感器可以通过测量霍尔电势差来实现对磁场强度的测量。
在磁场监测、导航定位、磁存储等领域，霍尔传感器被广泛应用。
4. 磁场控制：通过控制霍尔效应产生的电势差，可以实现对磁场的控制。
在磁室、磁选择器等领域中，利用霍尔效应的特点可以实现精确的磁场控制。
磁学中的霍尔效应及其应用磁学是物理学中的一个重要分支，研究物质在磁场中的行为和性质。
在磁学中，霍尔效应是一种非常重要的现象，具有广泛的应用。
本文将介绍霍尔效应的基本概念和原理，并探讨其在科学研究和工程应用中的意义。
一、霍尔效应的基本概念和原理霍尔效应是指在电流通过导体时，当导体处于垂直磁场中时，会在导体两侧产生电势差，这种现象被称为霍尔效应。
霍尔效应的基本原理可以通过洛伦兹力和电荷守恒定律来解释。
当电流通过导体时，电子在导体内部运动。
在垂直磁场的作用下，电子会受到洛伦兹力的作用，使得电子在导体内部发生偏转。
由于电子的偏转，导体两侧形成了电荷分布差异，进而产生了电势差。
这个电势差就是霍尔电势差，也称为霍尔电压。
二、霍尔效应的应用1. 磁场测量霍尔效应可以用于测量磁场的强度和方向。
通过将霍尔元件（霍尔传感器）安装在需要测量磁场的地方，当磁场通过霍尔元件时，会产生霍尔电势差。
通过测量霍尔电势差的大小和方向，可以计算出磁场的强度和方向。
2. 电流测量霍尔效应还可以用于测量电流的大小。
将霍尔元件安装在电路中，当电流通过霍尔元件时，会产生霍尔电势差。
通过测量霍尔电势差的大小，可以计算出电流的大小。
3. 速度测量霍尔效应在速度测量中也有广泛的应用。
将霍尔元件安装在运动物体上，当物体在磁场中运动时，会产生霍尔电势差。
通过测量霍尔电势差的大小和方向，可以计算出物体的速度。
4. 位置控制霍尔效应还可以用于位置控制。
将霍尔元件安装在需要控制位置的地方，当物体移动到特定位置时，会产生霍尔电势差。
通过测量霍尔电势差的大小和方向，可以实现对物体位置的精确控制。
5. 磁传感器霍尔效应还被广泛应用于磁传感器中。
磁传感器可以用于检测磁场的强度和方向，广泛应用于导航系统、磁条读写头等领域。
三、结语霍尔效应作为磁学中的重要现象，具有广泛的应用前景。
通过利用霍尔效应，可以实现对磁场、电流、速度和位置等物理量的测量和控制。
随着科学技术的不断进步，霍尔效应在各个领域的应用也将得到进一步的拓展和发展。
霍尔效应及其应用应用一、霍尔效应原理霍尔效应是1879年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。
霍尔效应是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于电流和磁场方向的试样的两个端面上出现等量异号电荷而产生横向电势差UH的现象。
电势差UH称为霍尔电压，EH称为霍尔电场强度。
此时的载流子既受到洛伦兹力作用又受到与洛伦兹力方向相反的霍尔电场力作用，当载流子所受的洛伦兹力与霍尔电场力相等时，霍尔电压保持相对稳定。
二、霍尔元件的特点和分类1.霍尔元件的特点。
霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，调试方便等。
霍尔元件和永久磁体都能在很宽的温度范围(-40℃～1 50℃)、很强的振动冲击条件下工作，且磁场不受一般介质的阻隔。
另外它的变换器组件能够和相关的信号处理电路集成到同一片硅片上，体积小，成本低，且具有较好的抗电磁干扰性能。
2.霍尔元件的分类。
按照霍尔元件的结构可分为：一维霍尔元件、二维霍尔元件和三维霍尔元件。
一维霍尔元件又被称为单轴霍尔元件，它的主要参数是灵敏度、工作温度和频率响应。
运用此类器件时，就可将与适当的小磁钢一起运动的物体的位置、位移、速度、角度等信息以电信号的形式传感出来，达到了自动测量与控制的目的。
二维霍尔元件的结构是二维平面，也被称为平面霍尔元件；三维霍尔元件通常被称为非平面霍尔元件。
霍尔元件按功能可分为：线形元件、开关、锁存器和专用传感器。
三、霍尔效应的应用人们在利用霍尔效应原理开发的各种霍尔元件已广泛应用于精密测磁、自动化控制、通信、计算机、航天航空等工业部门及国防领域。
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为直接应用和间接应用。
直接应用是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，间接应用是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它将许多非电、非磁的物理量，如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
例说霍尔效应的五类应用
霍尔效应是指在电磁场中某些磁性材料的磁化方向与电磁场强度成正比的现象。
它可以用来进行传感和控制。
常见的霍尔效应应用有五类：
1.位置和速度传感器：霍尔效应电机可以用来检测物体的
位置和速度，常用于汽车、机器人和航空航天等领域。
2.电机和马达：霍尔效应电机可以用来驱动各种机械设备
，如汽车、手机、电视和电脑等。
3.控制器：霍尔效应传感器可以用来控制各种机械设备的
运动，如航空航天、机器人和自动控制系统。
4.医疗和生物传感器：霍尔效应传感器可以用来监测人体
的生理信息，如心率、血压和血糖等。
5.磁性分离和磁性纯化：霍尔效应可以用来分离和纯化各
种磁性材料，如铁、钴和铬
1.磁性分离和磁性纯化：霍尔效应可以用来分离和纯化各
种磁性材料，如铁、钴和铬。
2.数据存储：霍尔效应也可以用来存储数据，例如磁盘驱
动器和磁带库。
3.动力学研究：霍尔效应也可以用来进行动力学研究，例
如磁流体力学和磁阻流体力学。
4.电磁兼容性（EMC）：霍尔效应也可以用来进行电磁兼
容性测试，例如防护电磁干扰。
这些应用说明了霍尔效应在工业和科学领域的重要性，它的应用范围非常广泛，可以用来检测、传感、驱动、控制、存储和研究等。
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年发现的，后被称为霍尔效应。
随着半导体物理学的迅速发展，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发展，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，测量并绘制试样的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 vg e F VTH-H 型霍尔效应实验组合仪（N型） 0 (Y)E （P型） 0 (Y)E HH(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，载流子发生便移，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。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有 显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，试样中载流子将受一个与F g 方向相反的横向电场力： F E =eE H （2）其中E H 为霍尔电场强度。
F E 随电荷积累增多而增大，当达到稳恒状态时，两个力平衡，即载流子所受的横向电场力e E H 与洛仑兹力 相等，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有（3）设试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则电流强度I s 与的 关系为（4）由（3）、（4）两式可得B V e bd v ne Is =B V e =H eE VTH-H 型霍尔效应实验组合仪（5） 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 称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。
由式（5）可见，只要测出V H （伏）以及知道Is （安）、B （高斯）和d （厘米）可按下式计算R H （厘米3／库仑）。
（6） 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C 、G 、S 实用单位而引入。
注：磁感应强度B 的大小与励磁电流IM 的关系由制造厂家给定并标明在实验仪上。
霍尔元件就是利用上述霍尔效应制成的电磁转换元件，对于成品的霍尔元件，其R H 和d 已知，因此在实际应用中式（5）常以如下形式出现：V H =K H I s B （7）其中比例系数 K H = 称为霍尔元件灵敏度（其值由制造厂家给出），它表示该器件在单位工作电流和单位磁感应强度下输出的霍尔电压。
I s 称为控制电流。
（7）式中的单位取Is 为mA 、B 为KGS 、V H 为mV ，则K H 的单位为mV/（mA ·KGS ）。
en 1R H =d B I b V S H H S H R d BI 1E ===ned 2S H 0B I d V 1R H ⨯=ned 1d R H =TH-H 型霍尔效应实验组合仪K H 越大，霍尔电压V H 越大，霍尔效应越明显。
从应用上讲，K H 愈大愈好。
K H 与载流子浓度n 成反比，半导体的载流子浓度远比金属的载流子浓度小，因此用半导体材料制成的霍尔元件，霍尔效应明显，灵敏度较高，这也是一般霍尔元件不用金属导体而用半导体制成的原因。
另外，K H 还与d 成反比，因此霍尔元件一般都很薄。
本实验所用的霍尔元件就是用N 型半导体硅单晶切薄片制成的。
由于霍尔效应的建立所需时间很短（约10-12—10-14s ），因此使用霍尔元件时用直流电或交流电均可。
只是使用交流电时，所得的霍尔电压也是交变的，此时，式（7）中的I s 和V H 应理解为有效值。
根据R H 可进一步确定以下参数1．由R H 的符号（或霍尔电压的正、负）判断试样的导电类型判断的方法是按图（1）所示的Is 和B 的方向，若测得的V H ＝V AA ＇＜0，（即点A 的电位低于点A ´的电位）则R H 为负，样品属N 型，反之则为P 型。
2．由R H 求载流子浓度n由比例系数 得， 。
应该指出，这个关系式是假定所有的载流子都具有相同的漂移速率得到的，严格一点，考A e H H R 1R =ne 1R H =TH-H 型霍尔效应实验组合仪虑载流子的漂移速率服从统计分布规律，需引入3π/8 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著半导体物理学）。
但影响不大，本实验中可以忽略此因素。
3．结合电导率的测量，求载流子的迁移率μ电导率σ与载流子浓度n 以及迁移率μ之间有如下关系：σ＝n e μ （8）由比例系数 得，μ＝|R H |σ，通过实验测出σ值即可求出μ。
根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率μ高、电阻率ρ亦较高）的材料。
因|R H |＝μρ，就金属导体而言，μ和ρ均很低，而不良导体ρ虽高，但μ极小，因而上述两种材料的霍尔系数都很小，不能用来制造霍尔器件。
半导体μ高，ρ适中，是制造霍尔器件较理想的材料，由于电子的迁移率比空穴的迁移率大，所以霍尔器件都采用N 型材料，其次霍尔电压的大小与材料的厚度成反比，因此薄膜型的霍尔器件的输出电压较片状要高得多。
就霍尔元件而言，其厚度是一定的，所以实用上采用来表示霍尔元件的灵敏度，K H 称为霍尔元件灵敏度，单位为mV/（mA T ）或mV/（mA KGS ）。
（9） 三、实验仪器de n 1K H =en 1R H =TH-H型霍尔效应实验组合仪1．TH－H型霍尔效应实验仪，主要由规格为>2500GS/A电磁铁、N型半导体硅单晶切薄片式样、样品架、I S和I M换向开关、V H和Vσ（即V AC）测量选择开关组成。
2．TH－H型霍尔效应测试仪，主要由样品工作电流源、励磁电流源和直流数字毫伏表组成。
四．实验方法1．霍尔电压V H的测量应该说明，在产生霍尔效应的同时，因伴随着多种副效应，以致实验测得的A、A两电极之间的电压并不等于真实的V H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（参阅附录）可知，采用电流和磁场换向的对称测量法，基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除，具体的做法是Is和B(即l M)的大小不变，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Is和B组合的A、A′两点之间的电压V1、V2、V3、和V4 ，即+Is +B V1+Is -B V2-Is -B V3-Is +B V4TH-H 型霍尔效应实验组合仪然后求上述四组数据V 1、V 2、V 3和V 4 的代数平均值，可得：通过对称测量法求得的V H ，虽然还存在个别无法消除的副效应，但其引入的误差甚小，可以略而不计。
2．电导率σ的测量σ可以通过图1所示的A 、C （或A ´、C ´）电极进行测量，设A 、C 间的距离为l ，样品的横截面积为S ＝b d ，流经样品的电流为Is ，在零磁场下，测得A 、C （A ´、C ´）间的电位差为V σ（V AC ），可由下式求得σ（10） 3．载流子迁移率μ的测量电导率σ与载流子浓度n 以及迁移率μ之间有如下关系：σ＝n e μ由比例系数 得，μ＝|R H |σ。
五、实验内容4V V V V V 4321H -+-=en 1R H =S V l Is σσ=TH-H型霍尔效应实验组合仪仔细阅读本实验仪使用说明书后，按图（2）连接测试仪和实验仪之间相应的Is、V H和I M 各组连线，Is及I M 换向开关投向上方，表明Is及I M均为正值（即Is沿X方向，B沿Z方向），反之为负值。
V H、Vσ切换开关投向上方测V H，投向下方测Vσ。
经教师检查后方可开启测试仪的电源。
图（2）霍尔效应实验仪示意图TH-H型霍尔效应实验组合仪注意：图（2）中虚线所示的部分线路即样品各电极及线包引线与对应的双刀开关之间连线已由制造厂家连接好）。
必须强调指出：严禁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、Vσ输出”处，否则一旦通电，霍尔元件即遭损坏！为了准确测量，应先对测试仪进行调零，即将测试仪的“Is调节”和“I M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”。
转动霍尔元件探杆支架的旋钮X、Y，慢慢将霍尔元件移到螺线管的中心位置。
1．测绘V H－Is曲线将实验仪的“V H、Vσ”切换开关投向V H侧，测试仪的“功能切换”置V H。
保持I M值不变（取I M＝0.6A），测绘V H－Is曲线，记入表1中，并求斜率，代入（6）式求霍尔系数R H，代入（7）式求霍尔元件灵敏度K H。
TH-H型霍尔效应实验组合仪2．测绘V H－Is曲线实验仪及测试仪各开关位置同上。
保持Is值不变，（取Is＝3.00mA），测绘V H－Is曲线，记入表2中。
TH-H型霍尔效应实验组合仪3．测量Vσ值将“V H、Vσ”切换开关投向Vσ侧，测试仪的“功能切换”置Vσ。
