霍爾效應(yīng)實(shí)驗報告參考

1、霍爾效應(yīng)實(shí)驗報告參考華南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息軟件學(xué)院實(shí)驗報告課程:大學(xué)物理實(shí)驗學(xué)期：2012-2013第一學(xué)期 任課老師：*專業(yè)班級：* 學(xué)號：*姓名：*評分:實(shí)驗3霍爾效應(yīng)的應(yīng)用一. 實(shí)驗?zāi)康牧私饣魻栃?yīng)實(shí)驗原理以及有關(guān)霍爾器件對材 料要求的知識。i=j測量霍爾元件的曲線，了解霍爾電壓與霍爾元件 工作電流、直螺線管的勵磁電流之間的系。i=j學(xué)習(xí)用對稱測量法消除副效應(yīng)的影響，測量試樣 的和曲線。確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率。二. 實(shí)驗儀器設(shè)備TH-H型霍爾實(shí)驗組合儀由試驗儀和 測試儀組成1.實(shí)驗儀：本實(shí)驗儀由電磁鐵、二維移動標(biāo)尺、三個 換向閘刀開關(guān)、霍爾元件組成。C型liiJliiJ電磁鐵

2、，給它通以電流產(chǎn)生磁場。二維移動標(biāo)尺 及霍爾元件；霍爾元件是由N型半導(dǎo)體材料制成 的，將其固定在二維移動標(biāo)尺上，將霍爾元件放 入磁鐵的縫隙之中，使霍爾元件垂直放置在磁場 之中，在霍爾元件上通以電流，如果這個電流是 垂直于磁場方向的話，則在垂直于電流和磁場方 向上導(dǎo)體兩側(cè)會產(chǎn)生一個電勢差。三個雙刀雙擲 閘刀開關(guān)分別對勵磁電流，工作電流霍爾電壓 進(jìn)行通斷和換向控制。右邊閘刀控制勵磁電流的 通斷換向。左邊閘刀開關(guān)控制工作電流的通斷換 向。中間閘刀固定不變即指向一側(cè)。liiJliiJ2.測試儀l=jw測試儀有兩組獨(dú)立的恒流源，即“輸出” 為010mA給霍爾元件提供工作電流的電流源， “輸出”為01A為

3、電磁鐵提供電流的勵磁電流 源。兩組電流源相互獨(dú)立。兩路輸出電流大小均 連續(xù)可調(diào)，其值可通過“測量選擇”鍵由同一數(shù) 字電流表進(jìn)行測量，向里按“測量選 擇”測， 放出鍵來測。電流源上有Is調(diào)節(jié)旋鈕和Im調(diào)節(jié) 旋鈕。l=jwl=jHl】調(diào)節(jié)一|o直流數(shù)字電壓表用于測量霍爾電壓，本實(shí)驗 只讀霍爾電壓、所以將中間閘刀開關(guān)撥向上面即 可。當(dāng)顯示屏上的數(shù)字前出現(xiàn)l=jHl】調(diào)節(jié)一|oVoQlVhIs. Ie皇示出一； 1 I|ImdS；I o圜零0VK VcZr - .Is Dim Jl r三.實(shí)驗的基本構(gòu)思和原理霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。由于帶電粒子 （電子或空

4、穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就l=Jl=j導(dǎo)致在垂直電流和磁場方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚 集，從而形成附加的橫向電場，即霍爾電場。然而 在產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的同時，因伴著多種副效應(yīng)，以致 實(shí)驗測得的兩極之間的電壓并不等于真的值，而是 包含著各種副效應(yīng)引起的附加電壓，因此必須設(shè)法 消除。根據(jù)副效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理可知，采用電流和磁 場換向的所謂對稱測量法，基本上能夠把副效應(yīng)的 影響從測量的結(jié)果中消除。具體做法是和大小不變， 并在設(shè)定電流和磁場的正反方向后，依次測量由下 列四組不同方向的和組合的兩點(diǎn)之間的電壓 V1,V2,V,.V4,即l=Jl=j+Is, +B,V1+Is，B，V2Is，B，V3Is，+B，

5、V4，然后求上述四組數(shù)據(jù)V1, V2, V3, V4的代數(shù)平均值， 可得Vh=(V1V2+V3V4)/4liiJ通過對稱測量法求得的Vh，雖然還存在個別無法消 除的副效應(yīng)，但其引入的誤差甚小，可以不計。liiJ四.實(shí)驗基本步驟按連接測試儀和實(shí)驗儀之間相應(yīng)的Is、V s 和I m各組連線，I s及Im換向開關(guān)投向上方，表 明I s及Im均為正值，反之為負(fù)值。V h、Vo切 換開關(guān)投向上方測Vh，投向下方測Vo。liiJ對測試儀進(jìn)行調(diào)零。將測試儀的兩個調(diào)節(jié)旋鈕均 置零位，待開機(jī)數(shù)分鐘后若V h,顯示不為零，可通 過面板左下方小孔的“調(diào)零”電位器實(shí)現(xiàn)調(diào)零，即liiJ“0. .00“。測繪切換Vh-值

6、。將開關(guān)“Vh、Vo ”投向Vh 測，測試儀的功能切換置Vh，保持Im值不變，測繪 Vh-Is曲線。測繪Vh-Im值。實(shí)驗儀及試驗儀各開關(guān)位置同上。 保持半導(dǎo)體的電流I s不變，測繪Vh-Im曲線。I三 I(5)測量Vo值。將切換開關(guān)V h、Vo I三 Ii=jw測，在零磁場下，取I s=2.00mA,測量i=jw確定樣品的導(dǎo)電類型。將實(shí)驗儀三組雙刀開關(guān)均 投向上方，亳伏表測量電壓為Vaa，取I s=2.00mA，-，Im=0.6A，測量V h 大小及極性， 判斷樣品導(dǎo)電類型。(7)求樣品R h ,n,o,u值。五.實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄及處理繪制Vh-Is曲線數(shù)據(jù)表Is(mA)(霍 爾電 流)V1V2

7、V3V4Vh=(V1-V2+V3-V4)/4 (mV)+Is,+Is, J, -B,-Is，-B,-Is,+B,1.00-4.784.18-4.274.284.381.50-7.036.38-6.896.526.712.00-9.278.56-9.088.768.922.50-11.10.8-11.11.055032411.183.00-13.8013.0 0-13.5113.2913.404.00-17.9117.39-18.2917.7817.84其中電流范圍：Im=0.6A； Is=1.004.00mA繪制Vh-Im曲 線數(shù)據(jù)表i (A)M(勵磁電流)V1V2V3V4Vh=(V1-V2+

8、V3-V4)/4(m V)+Is,+B，+Is,-B，-Is，-B，-Is,+B，0.30 0-7.046.26-6.766.546.650.40 0-9.388.52-9.038.828.940.50 0-11.5410.74-11.2411.0911.150.60 0-13.8412.97-13.4813.2713,.390.70 0-16.0015.21-15.7215.5215.610.80 0-18.2317.44-17.9517.7317.84其中電流范圍:Is=3.00mA； Im=03000800A。Vo=1mv, d=0.5mm,由表畫出V h-Im關(guān)系線:由表畫出V h -

9、I s關(guān)系線:相關(guān)數(shù)據(jù)計算R h= (Vh*d) /(I s*B)=106*10-2(MV)/(AT) u=|Rh|o =?.n=1/|Rh|e=64*10 (20) (m-3) o=l*I/(S*U) = ?五.實(shí)驗結(jié)論：當(dāng)勵磁電流/ 二0時，霍爾電壓不為0,且隨著 霍爾電流的增加而增加，通過作圖發(fā)現(xiàn)二者滿足 線性關(guān)系。說明在霍爾元件內(nèi)存在一不等位電 壓，這是由于測量霍爾電壓的兩條接線沒有在同 一個等勢面上造成的。當(dāng)勵磁電流保持恒定，改變霍爾電流時，測量得 到的霍爾電壓隨霍爾電流的增加而增加，通過作 圖發(fā)現(xiàn)二者之間滿足線性關(guān)系。當(dāng)霍爾電壓保持恒定，改變勵磁電流時，測量得 到的霍爾電壓隨勵磁電流的增加而增加，通過作 圖發(fā)現(xiàn)二者之間也滿足線性關(guān)系六.注意事項:不要帶電接線，中間改變電路時，一定要先關(guān) 閉電源，再連接電路。2.實(shí)驗完成后要整理實(shí)驗儀器，先關(guān)閉電源，再 將電線拆下，捋好后放在實(shí)驗儀器的右側(cè)。儀器開機(jī)前應(yīng)將/、/調(diào)節(jié)旋鈕逆時針方向旋 到底，使其輸出電