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霍尔效应的应用(实验报告)

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（N型） 0 (Y)E（P型） 0 (Y)EH

H (X)、B（Z） Is

霍尔效应及其应用

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VH－IS和VH－IM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

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。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：

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Fg方向相反的横向电场力： FE=eEH

其中EH为霍尔电场强度。

FE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 EH与洛仑兹力 相等，样品两侧电荷的积累就达到平衡，

，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）。

由RH求载流子浓度n

由比例系数 得， 。

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 eμ

由比例系数 得，μ＝|RH|σ，通过实验测出σ值即可求出μ。

三．实验步骤

1. 连接测试仪和实验仪之间相应的Is、VH和IM各组连线，Is及IM 换向开关投向上方，表明Is及IM均为正值（即Is沿X方向，B沿Z方向），反之为负值。VH、Vσ切换开关投向上方测VH，投向下方测Vσ。经教师检查后方可开启测试仪的电源。

2. 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“ IM调节”旋钮均置零位，待开机数分钟后若VH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VH－Is曲线

将实验仪的“VH、Vσ”切换开关投向VH侧，测试仪的“功能切换”置VH。 BVene1RHe n1RHBv geFV2SH0BIdV1RH 保持IM值不变（取IM＝0.6A），测绘VH－Is曲线。

4．测绘VH－Im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VH－Is曲线。

5. 测量Vσ值

将“VH、Vσ”切换开关投向Vσ侧，测试仪的“功能切换”置Vσ。 在零磁场下，取Is＝2.00mA，测量Vσ。注意：Is取值不要过大，以免Vσ太大，毫伏表超量程（此时首位数码显示为1，后三位数码熄灭）。

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，即Is沿X方向，B沿Z方向，毫伏表测量电压为VAA´。取Is＝2mA，IM＝0.6A，测量VH大小及极性，判断样品导电类型。

7．求样品的RH、n、σ和 µ 值。

四．数据处理

1．测绘VH－Is曲线

表1 IM＝0.6A Is取值：1.00-4.00 mA。

Is

(mA) V1（mV） V2（mV） V3（mV） V4（mV）

+Is ﹑+B +Is﹑-B -Is﹑-B -Is、+B

1.00 -3.57 3.57 -3.67 3.54 -3.57

1.50 -5.34 5.35 -5.39 5.30 -5.35

2.00 -7.10 7.13 -7.17 7.06 -7.12

2.50 -8.89 8.93 -8.97 8.85 -8.91

3.00 -10.64 10.09 -10.74 10.59 -10.67

4.00 -14.19 14.29 -14.33 14.15 -14.24

2．测绘VH－Im曲线

表2 Is＝3.00mA IM取值：0.300-0.800A。

IM

(A) V1(mV) V2（mV） V3（mV） V4（mV）

+Is﹑+B +Is﹑-B -Is﹑-B -Is、+B

0.300 -5.33 5.34 -5.40 5.22 -5.32

0.400 -7.06 7.11 -7.17 7.02 -7.09

0.500 -8.85 8.90 -8.95 8.80 -8.88

0.600 -10.63 10.69 -10.74 10.58 -10.66

0.700 -12.41 12.48 -12.53 12.37 -12.45

0.800 -14.23 14.30 -14.35 14.19 -14.27

3．Vσ=172.9mV.

4. VH＝-7.13mV<0,所以为N型

有图可得B RH1/d=-3.56得RH1=-8.67 *10^6cm ^3.c

和由0.1xIs RH2/d=-17.89得RH2=-8.69 *10^6cm ^3.c

测绘VH－Is曲线 (mV)4VVVVV4321H(mV)4VVVVV4321H

测绘VH－Im曲线

由上面可得平均RH=-8.68 *10^6cm3.c

n=1/( |RH|*e) =7.2*10^11 个/cm3

=10.41 mA/mV*cm2

μ＝|RH|σ= 9.03*10^7 mA/mV*c

五．思考题：

如已知霍尔样品的工作电流Is及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？

答： 由RH 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VH＝VAA＇＜0，（即点A的电位低于点A´的电位）则RH 为负，样品属N型，反之则为P型。 SVl Isσσ

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霍尔效应实验报告

霍尔效应实验报告

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、 掌握用霍尔效应测量磁场的方法。

3、 学会使用霍尔效应实验仪器。

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，这种现象称为霍尔效应。

设导体的厚度为 d，宽度为 b，通过的电流为 I，磁场强度为 B，电子的电荷量为 e，电子的平均定向移动速度为 v。则在磁场的作用下，电子受到洛伦兹力的作用，其大小为 F ＝ evB。

电子会在导体的一侧积累，从而在导体的两侧产生电势差，这个电势差称为霍尔电压 UH。当达到稳定状态时，电子受到的电场力与洛伦兹力相等，即 eEH ＝ evB，其中 EH 为霍尔电场强度。

霍尔电场强度 EH ＝ UH ／ b，所以 UH ＝ EHb ＝ vBb。

又因为 I ＝ nevbd（n 为单位体积内的自由电子数），所以 v ＝ I ／

（nebd)。 将 v 代入 UH 的表达式中，可得 UH ＝ IB ／ （ned)，霍尔系数 RH

＝ 1 ／ （ned)，则 UH ＝ RHIB ／ d 。

三、实验仪器

霍尔效应实验仪、特斯拉计、双刀双掷开关、直流电源、毫安表、伏特表等。

四、实验步骤

1、 连接电路

将霍尔效应实验仪的各部分按照电路图连接好，确保连接正确无误。

2、 调节磁场

打开特斯拉计，调节磁场强度，使其达到所需的值。

3、 测量霍尔电压

接通电源，让电流通过霍尔元件。分别测量不同电流和磁场强度下的霍尔电压，并记录数据。

4、 改变电流方向和磁场方向

重复测量步骤 3，以消除副效应的影响。

5、 数据处理

根据测量的数据，计算出霍尔系数和载流子浓度。

五、实验数据记录与处理 ｜ 磁场强度 B（T） ｜ 电流 I（mA） ｜ 霍尔电压 UH（mV） ｜

｜ ｜ ｜ ｜

｜ 01 ｜ 10 ｜ 25 ｜

｜ 01 ｜ 20 ｜ 50 ｜

霍尔效应及其应用实验报告

霍尔效应及其应用实验报告

霍尔效应及其应用实验报告

实验报告：

实验目的：

1. 了解霍尔效应的基本原理和特点。

2. 掌握霍尔系数的测定方法及其相关计算。

3. 熟悉霍尔元件的使用，实现霍尔效应的应用。

实验仪器：

霍尔元件、直流电源、稳压电源、数字万用表、模拟万用表、磁通量表、恒流源等实验仪器设备。

实验原理：

霍尔效应是指在一定条件下，当闭合电路中有外磁场作用时，导电材料中的电荷会被偏转而产生跨越电势差，这种现象被称为霍尔效应。

实验步骤：

1. 将实验仪器连接好，保证电路连接正确无误。

2. 将霍尔元件固定到直流电源的输出端，调节稳压电源电压至所需数值。

3. 将恒流源的输出端接入霍尔元件中，调节电流为所需数值。

4. 调节磁通量表与霍尔元件之间的距离，使其达到最佳感应距离。

5. 打开磁场控制开关，测量相应的电势差与电流值，计算出霍尔系数。

实验结果：

根据实验数据计算出的霍尔系数为2.36×10^-14m^3/C。证明了实验的可靠性以及相关的计算方法的正确性。

实验结论：

霍尔效应是一种非常实用的物理现象，能够在很多方面应用到实际生活中。通过本次实验的学习，我们掌握了基本的霍尔效应的原理和相关实验方法，可以更深入地理解和应用相关知识。同时，我们还了解到了霍尔效应在电子工艺、能源技术和环境监测等领域的广泛应用前景，这也为我们未来的学习和研究提供了更加深入的思路和拓展空间。

霍尔效应实验报告[共8篇]

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。

霍尔效应实验报告 2

霍尔效应实验报告 2

霍尔效应实验报告

霍尔效应实验报告

一、实验目的

1. 理解霍尔效应的基本原理和实现方式；

2. 学习使用霍尔效应传感器进行电流强度测量；

3. 了解霍尔效应在电子器件中的应用。

二、实验仪器与材料

1. 霍尔效应实验箱；

2. 微电流信号源；

3. 霍尔传感器；

4. 直流稳压电源；

5. 万用表。

三、实验原理

霍尔效应是指导电体中有载流子通过垂直于电流方向的磁场时，会在垂直于电流方向的一侧产生电势差的现象。霍尔传感器利用霍尔效应实现电流强度的测量，当通过霍尔传感器的电流发生变化时，传感器的输出电压也会相应变化。

四、实验步骤与方法

1. 连接电路：将信号源的正负极分别与霍尔传感器的A、B极连接，然后将霍尔传感器的C极与地线相连；

2. 调节信号源：设置电流值，并通过万用表测量电流强度；

3.测量输出电压：将万用表的正负极分别与霍尔传感器的D、E极连接，并记录输出电压； 4. 改变电流强度：调节信号源的电流值，并重新测量输出电压；

5. 分析实验结果：根据实验结果分析电流和输出电压的关系，进而得出结论。

五、数据处理与结果分析

电流强度（A） 输出电压（V）

0.5 5

1 10

1.5 15

2 20

2.5 25

由实验数据可以看出，当电流强度发生变化时，输出电压也发生了相应的变化。电流强度越大，输出电压越大，两者呈线性关系。根据实验数据可以得出如下线性关系式：

输出电压 = 10 × 电流强度。

六、实验结论

通过霍尔效应实验，我们验证了霍尔效应的存在，并学习了使用霍尔效应传感器进行电流强度测量的方法。实验数据表明，电流强度和霍尔传感器的输出电压之间存在线性关系，可以通过简单的比例关系进行测量。霍尔效应在电子器件中有着广泛的应用，例如电流传感器、开关等。

七、实验体会

通过本次实验，我对霍尔效应的原理和应用有了更深入的了解。实验操作简单，结果明显，使我更加坚信了实验的重要性。实验中我还注意到了实验仪器的使用方法和注意事项，对于仪器的保养和维修有了初步的了解。同时，通过实验结果的分析，我也提高了自己的数据处理和结果分析的能力。