05通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)

1、一、實(shí)驗(yàn)題目： 實(shí)驗(yàn)題目：通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)用霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)，判斷霍爾元件載流子的類型，計(jì)算載流子的濃度和遷移速率， 以及了解霍爾效應(yīng)測(cè)試中的各種負(fù)效應(yīng)及消除的方法。三、實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)儀器:霍爾元件、電磁鐵、數(shù)字電壓表或直流電位差計(jì)、晶體管毫伏表、交直流毫安表、直流 穩(wěn)壓電源、低頻信號(hào)發(fā)生器等。四、實(shí)驗(yàn)原理： 實(shí)驗(yàn)原理：1通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)霍爾效應(yīng)裝置如圖2.3.1-1和圖2.3.1-2所示。將一個(gè)半

2、導(dǎo)體薄片放在垂直于它的磁場(chǎng) 中（B的方向沿z軸方向），當(dāng)沿y方向的電極A、A’上施加電流I時(shí)，薄片內(nèi)定向移動(dòng)的載 流子（設(shè)平均速率為u）受到洛倫茲力FB的作用，實(shí)驗(yàn)報(bào)告：通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告：通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)I三」圖匕3.1-1震驗(yàn)罄料朔L所爭(zhēng)元件部竹3 Iti 2逸施飲氣盟中的曲場(chǎng)由于霍爾效應(yīng)建立所需時(shí)間很短（10-12~10-14s）,因此霍爾元件使用交流電或者直流電都 可。指示交流電時(shí)，得到的霍爾電壓也是交變的，（7

3、）中的I和VBB，應(yīng)理解為有效值。2霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的負(fù)效應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中，伴隨霍爾效應(yīng)經(jīng)常存在其他效應(yīng)。例如實(shí)際中載流子遷移速率u服從統(tǒng) 計(jì)分布規(guī)律，速度小的載流子受到的洛倫茲力小于霍爾電場(chǎng)作用力，向霍爾電場(chǎng)作用力方向 偏轉(zhuǎn)，速度大的載流子受到磁場(chǎng)作用力大于霍爾電場(chǎng)作用力，向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)。這樣使 得一側(cè)告訴載流子較多，相當(dāng)于溫度較高，而另一側(cè)低速載流子較多，相當(dāng)于溫度較低。這 種橫向溫差就是溫差電動(dòng)勢(shì)V，這種現(xiàn)象稱為愛延豪森效應(yīng)。這種

4、效應(yīng)建立需要一定時(shí)間，E如果采用直流電測(cè)量時(shí)會(huì)因此而給霍爾電壓測(cè)量帶來(lái)誤差，如果采用交流電，則由于交流變 化快使得愛延豪森效應(yīng)來(lái)不及建立，可以減小測(cè)量誤差。此外，在使用霍爾元件時(shí)還存在不等位電動(dòng)勢(shì)引起的誤差，這是因?yàn)榛魻栯姌OB、B， 不可能絕對(duì)對(duì)稱焊在霍爾片兩側(cè)產(chǎn)生的。由于目前生產(chǎn)工藝水平較高，不等位電動(dòng)勢(shì)很小， 故一般可以忽略，也可以用一個(gè)電位器加以平衡（圖2.3.1-1中電位器R1）。我們可以通過(guò)改變IS和磁場(chǎng)B的方向消除大多數(shù)付效

5、應(yīng)。具體說(shuō)在規(guī)定電流和磁場(chǎng)正 反方向后，分別測(cè)量下列四組不同方向的IS和B組合的VBB,,即+B， +I VBB，=V1-B， +I VBB，=-V-B， -I VBB，=V3+B， -I V =-V然后得到霍爾電壓平均值，這樣雖然不能消除所有的付效應(yīng)，但其引入的誤差不大，可以忽 略不計(jì)。電導(dǎo)率測(cè)量方法如下圖所示。設(shè)B，C間距離為L(zhǎng)，樣品橫截面積為S=bd，流經(jīng)樣品電 流為IS，在零磁場(chǎng)下，測(cè)得B，C間電壓為VB,C,根據(jù)歐姆定律可以求