利用霍爾元件測磁場

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)用霍爾元件測磁場 深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)用霍爾元件測量長直螺線管的軸向磁場分布學(xué)習(xí)用霍爾元件測量長直螺線管的軸向磁場分布了解產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的物理過程了解產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的物理過程學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)“對(duì)稱測量法對(duì)稱測量法”消除負(fù)效應(yīng)的影響，測量消除負(fù)效應(yīng)的影響，測量試樣的試樣的V VHHI IS S 和和V VHHI I曲線曲線確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理

2、 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理OyzxBIHHIBVK IBnqd1、霍爾電動(dòng)勢、霍爾電動(dòng)勢dHV、樣品的導(dǎo)電類型、樣品的導(dǎo)電類型P型：空穴導(dǎo)電型：空穴導(dǎo)電，在如圖條件下，在如圖條件下，點(diǎn)高于點(diǎn)高于N型：電子導(dǎo)電型：電子導(dǎo)電，在如圖條件下，在如圖條件下，A點(diǎn)高于點(diǎn)高于BvHV：霍爾電動(dòng)勢：霍爾電動(dòng)勢HK：霍爾器件的靈敏度：霍爾器件的靈敏度1HRnq:材料的霍爾系數(shù)材料的霍爾系數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理、霍

3、爾元件的參數(shù)、霍爾元件的參數(shù)（1）遷移率）遷移率vEHKd電導(dǎo)率電導(dǎo)率/nq平均漂移速率平均漂移速率等位面等位面電壓端電壓端電流端電流端、附加電動(dòng)勢、附加電動(dòng)勢電熱（愛廷豪森效應(yīng)）電熱（愛廷豪森效應(yīng)）溫差（能斯特效應(yīng)里紀(jì)勒杜克效應(yīng)）溫差（能斯特效應(yīng)里紀(jì)勒杜克效應(yīng)）不等電位差（零位誤差）不等電位差（零位誤差）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料對(duì)稱測量法消除副效應(yīng)對(duì)稱測量法消除副效應(yīng)通過改變磁場的方向或改變霍爾電流的方向，即分別測通過改變磁場的方向或改變霍爾電流的方向，即分別測量四組不同方向的量四組不同方向的Is和和

4、B組合的組合的VAA，然后求平均然后求平均44321VVVVVH+B，+I VAA=V1 :V1+V-B，+I VAA=-V2 :-V2+V+B，-I VAA=-V4 :-V4+V-B，-I VAA=V3 :V3+V二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理、螺線管的磁場、螺線管的磁場121(coscos)2BnIR1A2A21p12nInIxB實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料三、實(shí)驗(yàn)儀器三

5、、實(shí)驗(yàn)儀器 TH 型型 測試儀測試儀 S 螺線管磁場H 霍爾效應(yīng)VH、VO(mv)IS、IM(A)功能切換功能切換SHIS調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)IM調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)測量選擇測量選擇ISIMVH、VO輸入輸入IS輸輸出出IM輸輸出出杭州天科技術(shù)實(shí)業(yè)有限公司杭州天科技術(shù)實(shí)業(yè)有限公司杭州天煌電器設(shè)備廠杭州天煌電器設(shè)備廠調(diào)零調(diào)零+-THHTHH霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測試儀霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測試儀實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器 THHTHH霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)組合儀霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)組合儀Is換向換向IM 換向換向VHIs輸入輸入IM 輸入輸入電

6、磁鐵電磁鐵樣品樣品樣品架樣品架x y 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料VH輸出輸出實(shí)驗(yàn)連線圖實(shí)驗(yàn)連線圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 、測量試樣的、測量試樣的V VH HI IS S 和和V VHHI I曲線，確定樣品的導(dǎo)電類型、曲線，確定樣品的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率載流子濃度以及遷移率IS/mAV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4 /

7、mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is1.001.502.002.503.003.504.00（1 1）實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向）實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向“V VHH”，測試儀功能選擇置于，測試儀功能選擇置于“V VH H”IM=0.5A,=0.5A,測繪測繪V VH HI IS S 曲線曲線實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 2 2、保持、保持I IS S 的值不變（的值不變（ I IS S = =3.00mA3.00mA），測繪曲線），測繪曲線VHI載流子濃度以及遷移率載

8、流子濃度以及遷移率IM/AV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4 /mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.3000.4000.5000.6000.7000.800注意記錄電磁鐵規(guī)格數(shù)值k，單位為高斯(Gs/A)或特斯拉(T/A, 10kGs/A) ，表示線圈通入1A電流產(chǎn)生磁場強(qiáng)度數(shù)值，勵(lì)磁電流 IM 決定磁場強(qiáng)度的大?。築=k IM實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 （3 3）實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向）實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向“V

9、VOO”，測試儀功能選擇置于，測試儀功能選擇置于“V Vo o”在零磁場下，在零磁場下，Is=0.2mA,=0.2mA,測量測量V Vo o（實(shí)驗(yàn)中不測這一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中不測這一項(xiàng)）（）確定樣品的導(dǎo)電類型（）確定樣品的導(dǎo)電類型( (不做不做) )，并求，并求RH ,HHSV dRI B實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 x1x2xV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVHB+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.00.00.50.01.00.01.50.00.0注意紀(jì)錄

10、線圈的霍爾靈敏度注意紀(jì)錄線圈的霍爾靈敏度KH，單位，單位mV/ (mA kGS) 儀器特色儀器特色: :折疊尺的應(yīng)用折疊尺的應(yīng)用 B = 1000VH / (KH IS) 、測量螺線管軸線上磁場分布、測量螺線管軸線上磁場分布（ IM=0.600A=0.600A， IS=6.00mA)=6.00mA)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料五、報(bào)告要求五、報(bào)告要求2 2、做、做IMVH曲線曲線3 3、做、做ISVH曲線曲線4 4、計(jì)算、計(jì)算 按國際單位計(jì)算按國際單位計(jì)算HHSV dRI B5 5、作螺線管軸線上磁場分布曲

11、線、作螺線管軸線上磁場分布曲線1 1、原始數(shù)據(jù)抄入正文、原始數(shù)據(jù)抄入正文, ,正確計(jì)算正確計(jì)算V VHH和和B B6 6、總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得、總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得, ,寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論7 7、回答教材上的問題、回答教材上的問題. .實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料（1 1）厄廷豪森（）厄廷豪森（Eting hausenEting hausen）效應(yīng)引起的電勢差）效應(yīng)引起的電勢差由于電子實(shí)際上并非以同一速

12、度v沿X軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，速度大的電子回轉(zhuǎn)半徑大，能較快地到達(dá)接點(diǎn)3的側(cè)面，從而導(dǎo)致3側(cè)面較4側(cè)面集中較多能量高的電子，結(jié)果3、4側(cè)面出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢（）能斯特（）能斯特（NernstNernst）效應(yīng)引起的電勢差）效應(yīng)引起的電勢差 NVNV焊點(diǎn)1、2間接觸電阻可能不同，通電發(fā)熱程度不同，故1、2兩點(diǎn)間溫度可能不同，于是引起熱擴(kuò)散電流。與霍爾效應(yīng)類似，該熱電流也會(huì)在3、4點(diǎn)間形成電勢差I(lǐng)BVENV的方向僅與B的方向有關(guān)。 七、閱讀材料七、閱讀材料實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料RV（）里紀(jì)（）里紀(jì)勒杜克（勒杜克（RighiRighiLeducLeduc）效應(yīng)產(chǎn)生的電勢差）效應(yīng)產(chǎn)生的電勢差在能斯特效應(yīng)的熱擴(kuò)散電流的載流子由于速度不在能斯特效應(yīng)的熱擴(kuò)散電流的載流子由于速度不同，一樣具有厄廷豪森效應(yīng)，又會(huì)在同，一樣具有厄廷豪森效應(yīng)，又會(huì)在3 3、4 4點(diǎn)間形成溫點(diǎn)間形成溫差電動(dòng)勢差電動(dòng)勢的正負(fù)僅與的正負(fù)僅與B B的方向有關(guān)，而與的方向有關(guān)，而與I I的方向無關(guān)。的方向無關(guān)。 0V（4 4）不等電