霍爾效應試驗報告

1、實驗報告姓名： 學號：系別：座號：實驗題目：通過霍爾效應測量磁場實驗目的：通過實驗測量半導體材料的霍爾系數(shù)和電導率可以判斷材料的導電類型、載流子濃度、載流子遷移率等主要參數(shù)實驗內(nèi)容：已知參數(shù)：b=4.0mm, d=0.5mm, l =B'C=3.0mm.設 B = K1M ,其中 K=6200GS/A1 .保持I m =0.450A不變，測繪Vh - I s曲線測量當Im正（反）向時，Is正向和反向時Vh的值，如下表調(diào)節(jié)控制電流I S/mA0.51.01.52.02.53.03.54.04.5I S正 向B正向Vh/mV-1.76-3.52-5.26-7.02-8.75-10.50-1

2、2.27-14.01-15.75B反向Vh/mV1.823.665.467.309.0910.9112.7414.5416.35I S反 向B反向Vh/mV-1.82-3.66-5.46-7.29-9.08-10.90-12.74-14.54-16.35B反向Vh/mV1.753.525.267.038.7510.5012.2714.0115.75絕對值平均值VH /mV1.793.595.367.168.9210.7012.5014.2716.05做出VH -Is曲線如下16 114 .12 -10 .8 -6 -4 -2 -00.0Linear Regression for Data1_V

3、: Y = A + B * X-I vLinear fit of date vA0.017140.00789B3.564050.00313RSD NP10.010138<0.0001T5Parameter Value ErrorIs/mA由 origin 得 VHIS=3.564(J)由 Rh = VHdM108(cm3/C)和B = KlM 得 I S BRh =-H- 108 =3.564005 108 = 6.39 103(cm3/C)Is KIm6200 0.4502 .保持I s =4.50mA不變,測繪Vh - I m曲線測量當Is正(反)向時，IM正向和反向時Vh的值，如下

4、表調(diào)節(jié)勵磁電流Im/A0.050.100.150.200.250.300.350.400.45I S正 向B正向VH /mV-1.48-3.22-5.01-6.79-8.57-10.33-12.14-13.95-15.74B反向VH /mV2.033.795.597.389.1710.9312.7414.5516.34I S反 向B反向VH /mV-2.03-3.79-5.59-7.38-9.17-10.92-12.74-14.55-16.33B反向VH /mV1.483.225.016.798.5710.3312.1413.9515.74絕對值平均值VH /mV1.763.515.307.0

5、88.8710.6312.4414.2516.04做出Vh -IM曲線如下Linear Regression for Data3_V: Y = A + B * XParameter Value Error1816 -14 -12 -J0 8 6 vrHVR SD N PA-0.05528 0.01437B35.72333 0.051090.99999 0.01979 9<0.0001Im/mA由 origin 得 VH- = 3.572 父 10 ”(C)I M由 Rh = VJdM108(cm3/C)和B = KIM 得 I S BVH工IM KIS108= 3.572 10，0.05

6、6200 4.50 10“108 = 6.40 103(cm3/C)3 .在零磁場下，取IS=0.1mA,在正向和反向時，測量V仃I S正向反向Va/mV8.72-8.69V仃的絕對值平均值為V仃=8.705mV4 .確定樣品的導電類型，并求 RH、n、o和h(1)確定樣品的導電類型控制電流和磁場方向如圖所示時，電壓表讀數(shù)為正 .可知薄片S的上表 面積累正電荷，下表面積累負電荷.再根據(jù)洛淪茲力白受力規(guī)則判斷，載流子受 力向下，再由下表面積累負電荷知，載流子為負電荷.所以導電類型為n型.求Rh由1和2知,Rh一一一 一_3 一 一 一_36.39 106.40 103/3 /八、= 6.395

7、10 (cm /C)求n,1 一由n =行求(Tn 二3179 =9.77 1014/cm36.395 101.6 10IslV；：bd(5)求以由N = aRH得實驗分析：330.1 103 10-3-3_ 38.705 104 100.5 10= 17.23(S/m)= 0.1723 6.395 103 = 1.10 103 (cm2V's)本實驗采用數(shù)字儀表控制，所以相當精確.思考題：(1)若磁場不恰好與霍爾元件的法線一致，對測量結(jié)果會有何影響？如何用 實驗的方法判斷B與法線方向是否一致？若磁場不恰好與霍爾元件的法線一致，則霍爾片通過電流時，載流子的偏轉(zhuǎn) 方向就會偏離法線方向，從而使測得的電位差不是真正的霍爾電位差 ，從而造成 測量的系統(tǒng)誤差.朝兩個方向偏轉(zhuǎn)霍爾元件的方向，如果電位差都減小，說明B與法線方向一 致。(2)若霍爾元件片的幾何尺寸為 4mm6mm即控制電流兩端距離為 6mm而 電壓兩端距離為4mm問此霍爾元件能否測量面積為 5mm 5mm勺