实验14霍尔效应数据处理
用霍尔效应测量螺线管磁场的数据处理_物理实验报告
关于霍尔效应的数据处理：
六、思考题：
如果螺线管在绕制中，单位长度的匝数不相同或绕制不均匀，在实验中会出现什么情况？
答：可能会出现霍尔电势差与螺线管内磁感应强度或霍尔电流不成正比例关系。
霍尔效应(含数据处理样版)
TH-H型霍尔效应实验组合仪
霍尔效应及其应用
置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普斯金大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。随着半导体物理学的迅速发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且随着电子技术的发展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。
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V H－I S和V H－I M曲线。
TH-H 型霍尔效应实验组合仪
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。对于图（1）（a ）所示的N 型半导体试样，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： （1）
实验14霍尔效应数据处理
实验14霍尔效应数据处理
霍尔效应（Hall Effect）是物理学家哈尔（E. H. Hall）于1879年的一项研究发现，表明在一些导体中，磁场会引起一个电势差侧向电场，这种现象被称为霍尔效应。实验中，可以通过调节磁场的强度从而探究其对导体的影响，进而反映出电荷的运动。
实验14霍尔效应实验的目的是通过准备半导体片，在电阻箱中实现一个110V额定电压，调节准备好磁场电源，从而准确测量出在不同磁场条件下半导体片的电阻。
实验14霍尔效应数据处理主要是通过实验测试得出的具体数据进行数据拟合，从而
得出霍尔系数，并考察霍尔效应对导体的影响。一般通过以下步骤实现：
1、收集数据。以表格的形式记录下实验的数据，以及相应的测试条件，如实验电压、磁场强度（外加电场）等。
2、准备拟合数据。根据霍尔效应的特性，读取实验数据，将数据以X,Y的形式准备
好以便作图拟合。
3、拟合图表。使用Matlab或R等强大的数据分析软件，利用最小二乘法拟合上述X，Y数据，得到回归模型及均方误差，说明拟合准确度。
4、计算拟合参数。从回归模型中获得系数B，该系数反映了磁场对电流的影响，也就是我们定义的霍尔系数（Hall Coefficient）进一步考察和解释。
5、结论总结。用有限数据对得到的结果进行抽象概括，分析观察试验条件与最终结果、拟合参数之间的关联，并对结果作出合理的解释。
总结实验14霍尔效应需要搭建实验平台，准备实验设备，得到相关准确数据，进行
有效数据拟合，获取霍尔系数，从而部考究对导体的影响。
霍尔效应的实验报告数据处理
霍尔效应的实验报告数据处理
摘要：
本实验使用霍尔效应仪测量了铜片在不同磁场强度下的霍尔电压，并结合了铜片尺寸，磁场大小的相关数据，分析计算出铜片的电阻率与载流子浓度。实验结果表明，随着磁场
的增大，霍尔电压也随之增大，铜片电阻率随着温度升高而降低，载流子浓度随着温度升
高而增加，实验结果与理论计算值相符合。
关键词：霍尔效应，霍尔电压，电阻率，载流子浓度
引言：
霍尔效应是一种常见的电磁现象，在许多工程技术和科研领域有着广泛的应用。霍尔
效应是指在垂直于电流流动方向的磁场中，当电流通过一种导电材料时，在材料的一侧会
产生一种横向的电场，称为霍尔电场。这种现象被称为霍尔效应，且霍尔电场的大小与磁
场强度，材料的形状和电导率有关。
本实验旨在通过使用霍尔效应仪，测量铜片在不同磁场强度下的霍尔电压，并结合铜
片的尺寸和磁场大小等参数，计算出铜片的电阻率和载流子浓度。通过实验结果的比较和
分析，可以加深对霍尔效应的理解，并验证霍尔效应的相关理论。
实验部分：
1. 实验仪器
本实验使用的主要仪器是霍尔效应仪，包括霍尔电压计和外磁场控制器。还需要一个
铜片样品和一个恒流源。
2. 实验步骤
(1) 将铜片固定在霍尔效应仪中心的样品夹具上，并连接外部电源。
(2) 调节外磁场控制器，控制外磁场强度在0到1.5 T之间变化，记录各个磁场强度
下铜片的霍尔电压值。
(3) 固定外磁场强度，在不同电流强度下测量铜片的电阻，并计算出电阻率。
(4) 通过公式计算铜片的载流子浓度。
3. 实验数据处理
(1) 数据记录
通过调节外磁场控制器，在0到1.5 T范围内变化磁场强度的大小，测量铜片的霍尔电压值，记录数据如下表所示：
大学物理实验报告实验霍尔效应数据处理
大学物理实验报告实验霍尔效应数据处理
The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
霍尔效应数据处理范例
由公式：
B
⋅∆I ∆=
H V K H ；r
M
L L NI B μμ2
10+
=
得 N
⋅⋅+
=
02
1)
(μμCH
M r
H H I I L L V K 0μ——真空磁导率（0μ=17104--⋅⋅⋅⋅A m T π）；N ——励磁线圈的匝数（N=1500）；I M ——线圈中的励磁电流；
L 1——气隙距离； L 2——铁芯磁路平均长度；μr ——铁芯相对磁导率(μr =1500)
例1、用逐差法处理数据： 数据记录及处理
I =200mA, L =; L =287mm;
V H1 V H2 V H3 V H4 H V
V 8－V 1＝－＝ V 9－V 2＝－＝ V 10－V 3＝－＝ V 11－V 4＝868－＝ V 12－V 5＝－＝ V 13－V 6＝－＝ V 14－V 7＝－＝
数据个数N ＝7 n ＝7 根据肖维涅准则剔除坏值 C 7＝(坏值条件：|X i －X|>C n *S X
X 的平均值（H V ∆）为 S X ＝ C n *S X ＝ 无坏值出现mA I CH 50.3=
某次测量的标准偏差：01253.01
7)(7
1
2
=--=
∑=i i
X x x
S
平均值的标准偏差：004738.0)
17(7)(7
1
2
=--=∑=i i
x x x
S
不确定度估算： U A ＝x S ＝ ； 029.03
霍尔效应数据处理
b(mm) Cm Is(mA) 4.0 d(mm) 3.0 l(mm) 3.92 电子电荷 1.602E-19 IM=0.600A时的数据记录 V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) VH= +Is,+B 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 B= IM(mA) -3.84 -5.51 -7.20 -8.86 -10.52 -13.88 +Is,-B 2.97 4.70 6.47 8.22 9.94 13.40 -B-Is -3.99 -5.72 -7.48 -9.24 -10.96 -14.46 Is,+B 2.83 4.49 6.18 7.83 9.48 12.83 -3.6745 V4(mV) VH= Is,+B 4.470 6.090 7.780 9.500 11.200 12.910 148.800
-5.560 -7.180 -8.860 -10.560 -12.240 -13.960
-5.125 -6.785 -8.483 -10.203 -11.898 -13.605
Is-VH
IM(mA)
0.0
V Is = -
-5.0 012345 -10.0 -15.0 VH
I百度文库 线…
4.680 6.380 8.110 9.840 11.550 13.260 2.000 零磁场下 Is(mA) 霍尔系数RH= -4.69E+05 载流子浓度 电导率= 1.12E-03
实验14霍尔元件灵敏度的报告
实验 19 霍尔元件灵敏度测定及应用
一 目的
1、 进一步了解霍尔效应；
2、 掌握霍尔元件灵敏度及其特性的测量方法。
3、 测定电磁铁磁场特性
二 仪器
V AA H 电压测量双路恒流电源，SH500霍尔效应实验装置，MR-1磁阻效应实验装置。
三 原理
1、 霍尔效应及其霍尔灵敏度
将金属片置于磁场中，让磁场垂直通过薄片平面。沿薄片的纵向通以电流，则在薄片的两侧面会出现微弱的电压。这就是霍尔效应，横向产生的电压叫霍尔电压，符号V H 。
d
IB R V H H = （1） 霍尔系数R H =（en ）-1=C ；n 为薄片中载流子的浓度，e 为电子带电量，d 为薄片的厚度。
V H =K H IB （2）
K H ——霍尔灵敏度，它表示该元件产生霍尔效应的强弱，即在单位磁感应强度B 和单位控制电流I 时，产生霍尔电压的大小。
2、 电磁铁气隙的磁场
本实验利用电磁铁装置产生一个已知的磁场
r
M
L L NI B μμ210+= （3）
μ0——真空磁导率；N ——励磁线圈的匝数；I M ——线圈中的励磁电流； L 1——气隙距离； L 2——铁芯磁路平均长度；μr ——铁芯相对磁导率； 本实验μr =1500
3、 电磁铁气隙中心的磁场系数
M
CH H H M I I K V I B R == （4） R ——中心磁场的磁场系数
四 实验步骤
（一） 磁感应强度一定，变化控制电流时霍尔元件灵敏度测定
接好线路，并打开恒流源后面的开关，在一定的I CH ，I M 值下，调节霍尔元件在气隙里的位置和角度，使霍尔电压V H 显示的数值最大为止。
实验报告 霍尔效应
实验报告——霍尔效应勾天杭PB05210273 4+
数据处理：
1、保持Im=0.45A不变，作Vh—Is曲线注意有效位数的选取
1 3.5
1.5 5.2325
2 6.9725
2.5 8.715
3 10.455
3.5 12.1875
4 13.92
4.5 1
5.6575
Linear Regression for Data1_F: 处理数据要有误差分析
Y = A + B * X
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------
A 0.02539 0.00368
B 3.4744 0.00124
------------------------------------------------------------
R SD N P
------------------------------------------------------------
1 0.00401 8 <0.0001
------------------------------------------------------------
2、保持Is=4.5mA不变，作Vh—Im曲线有效数字的保留
Im Vh
0.1 3.3775
0.15 5.05
0.2 6.7825
0.25 8.5375
0.3 10.3
0.35 12.145
0.4 13.9075
0.45 15.6525
Linear Regression for Data3_F:
霍尔效应实验数据处理图像
I S = 3.00 mA I H = 5.00 mA ；
I M = 500 mA 0.00
4.00
8.00
12.00
16.00
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
UH (mV)
UH －IM 曲线
0.00
2.00 4.00 6.00 8.00
10.00
0.0
3.0
6.0
9.0
12.0 15.0 18.0 21.0 24.0 27.0 30.0
UH (mV)
UH (B)－x 曲线
霍尔效应(含数据处理样版)
TH-H型霍尔效应实验组合仪
霍尔效应及其应用
置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普斯金大学研究生霍尔于1879年収现的，后被称为霍尔效应。随着半导体物理学的迅速収展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且随着电子技术的収展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。
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，测量幵绘制试样的V H－I S和V H－I M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
TH-H 型霍尔效应实验组合仪
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。对于图（1）（a ）所示的N 型半导体试样，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： （1）
霍尔效应实验数据处理
霍尔效应实验数据处理
霍尔效应是指在导体中通过电流时，垂直于电流方向的磁场会引起一种横向电势差的现象。这一效应在电子学领域有着广泛的应用，尤其在磁传感器和电流测量领域中发挥着重要作用。为了进一步研究和理解霍尔效应，科学家们进行了一系列的实验，并对实验数据进行了详细的处理和分析。
本文将以霍尔效应实验数据处理为主题，介绍实验的背景、方法、结果和分析，以及对于霍尔效应的应用前景进行探讨。
我们需要了解霍尔效应的基本原理。当导体中通过电流时，电子将受到洛伦兹力的作用，导致电子在导体内部产生侧向偏移。这一侧向偏移将引起电子在垂直于电流方向的方向上积累，从而形成一个电势差。这个电势差就是霍尔电压，它与电流、磁场强度以及导体材料的特性有关。
为了验证霍尔效应的存在并研究其规律，科学家们进行了一系列的实验。实验中，他们使用了霍尔元件，将其连接到一个恒定的电流源和一个可调节的磁场源上。通过调节电流和磁场的强度，科学家们可以得到一系列的实验数据。
在实验数据处理中，科学家们首先需要测量电流和磁场的数值。他们使用了合适的测量仪器，如电流表和磁场计，来获取这些数据。然后，他们通过改变电流和磁场的数值，观察霍尔电压的变化趋势。
通过多次实验和测量，科学家们得到了一系列的电流、磁场和霍尔电压的数据。
接下来，科学家们对实验数据进行了处理和分析。他们首先绘制了电流和磁场对霍尔电压的变化曲线图。通过观察曲线的形状和趋势，科学家们可以初步了解霍尔效应的规律。然后，他们使用数学方法对实验数据进行拟合和计算，得到了一些关键参数的数值。这些参数可以用来描述霍尔效应的特性和规律。
霍尔效应实验数据处理图像
I S = 3.00 mA I H = 5.00 mA ；
I M = 500 mA 0.00
4.00
8.00
12.00
16.00
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
UH (mV)
UH －IM 曲线
0.00
2.00 4.00 6.00 8.00
10.00
0.0
3.0
6.0
9.0
12.0 15.0 18.0 21.0 24.0 27.0 30.0
UH (mV)
UH (B)－x 曲线
大学物理实验 霍尔效应 实验数据处理
电压(mV) U1 10.8 12.4 15.2 16.5 17.0 17.1 17.1 17.1 17.1 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.1 17.1 16.8 15.9 15.0 13.5 U2 -10.9 -12.4 -15.2 -16.4 -17.0 -17.1 -17.2 -17.1 -17.1 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.1 -16.9 -16.0 -15.0 -13.5 U3 10.9 12.3 15.3 16.5 17.1 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.1 17.1 17.1 17.2 16.8 16.0 15.0 13.5 U4 -10.8 -12.3 -15.3 -16.4 -17.0 -17.1 -17.1 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.2 -17.3 -17.2 -17.2 -17.2 -17.1 -16.9 -15.9 -15.0 -13.5 Uh 10.9 12.4 15.3 16.5 17.0 17.1 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.1 16.9 16.0 15.0 13.5
实验14霍尔效应数据处理
霍尔效应数据处理范例
由公式：
B
⋅∆I ∆=
H V K H ；r
M
L L NI B μμ2
10+
=
得 N
⋅⋅+
=
02
1)
(μμCH M r
H H I I L L V K
0μ——真空磁导率（0μ=17104--⋅⋅⋅⋅A m T π）；N ——励磁线圈的匝数（N=1500）；I M ——线圈中的励磁电流；
L 1——气隙距离； L 2——铁芯磁路平均长度；μr ——铁芯相对磁导率(μr =1500)
例1、用逐差法处理数据： 数据记录及处理
I M =200mA, L 1=3.00mm; L 2=287mm;
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00
V H1 -0.66 -1.44 -2.24 -3.02 -3.82 -4.60 -5.40 -6.16 -6.96 -7.73 -8.55 -9.33 -10.12 -10.92 V H2 0.97 1.75 2.54 3.33 4.11 4.89 5.69 6.44 7.23 8.00 8.81 9.57 10.37 11.17 V H3 0.97 1.74 2.53 3.33 4.12 4.88 5.68 6.44 7.23 7.99 8.80 9.56 10.36 11.13 V H4 -0.67 -1.45 -2.23 -3.04 -3.82 -4.60 -5.40 -6.17 -6.98 -7.75 -8.56 -9.33 -10.15 -10.95
霍尔效应实验数据处理
霍尔效应实验报告(带数据)
曲阜师范大学实验报告
实验日期：2020.5.23 实验时间：8：30-12：00
姓名：方小柒学号：**********
实验题目：霍尔效应
一、实验目的：
本实验的目的是通过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度，以及了解霍尔效应测试中的各种负效应及消除方法。
二、实验仪器：
QS-H霍尔效应组合仪，小磁针，测试仪。
霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱。用它来测量霍尔效应中霍尔电压、样品的不等位电势等参数。它由励磁恒流源、数字电流表、数字毫伏表、样品工作恒流源等构成。由于测试仪上的励磁电流、样品工作电流调节器为两个多圈电位器，容易损坏，在实验过程中调节时应不要太快，旋到尽头时忌继续用力，否则会造成仪器的损坏。
三、实验内容：
将测试仪上输出，输出和输入三对接线柱分别与实验台上对应接线柱连接。打开测试仪电源开关，预热数分钟后开始实验。
1.保持不变，取＝0.450A，取0.50,1.00……,4.50mA，测绘-曲
线，计算。
2.保持不变，取＝4.50mA，取0.050,0.100……,0.450A，测绘-
曲线。
3.在零磁场下，取=0.1mA，，测。
4.确定样品导电类型，并求载流子浓度n ,迁移率,电导率（1/Ω·cm）。
电子的迁移率，表示每秒钟每伏特电压下电子的运动范围大小。用来描述载流子在电场下运动的难易程度，其定义是：在弱电场作用下，载流子平均漂移速率与电场强度的比值。它的量纲是速度除以电场强度，常用的单位是。
四、实验原理：
1.通过霍尔效应测量磁场
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
霍尔效应数据处理范例
由公式：
B
⋅∆I ∆=
H V K H ；r
M
L L NI B μμ2
10+
=
某次测量的标准偏差：01253.017)(7
1
2
=--=
∑=i i
X x x
S
平均值的标准偏差：004738
.0)
17(7)(7
1
2
=--=
∑=i i
x x x
S
不确定度估算：
U A ＝x S ＝0.0047 ； 029.03
05.03
==
∆=
m U B
029.0)0029.0()0047.0(222
2=+=+=B A V U U U
0053.049
.5029
.0==
∆=
H
X V V U E
H3 V H4
-0.63 -1.44 -2.25 -3.04 -3.83 -4.58 -5.28 -6.04 H
V
0.79
1.58
2.41
3.20
3.99
4.76
5.48
6.21
描绘霍尔电压与励磁电流关系图：
0021.092
.3008
.0==∆=
V U E V V
38.17 1500
10400.1500)
150069
.200.4(92.3 )
(7
02
1=⨯⨯⨯⨯+
=N ⋅⋅+=
-πμμCH
M r H H I I L L V K )/(T mA mv ⋅
%9.00085.0)0021.0()0082.0(222
2==+=+=E V I K E E
)/(2.016.0%9.038.17T mA mv U K ⋅==⨯=K ⋅E =H K
处理结果：
H K =（17.4±0.2）)/(T mA mv ⋅ （P=0.683）
E=0.9%
2217001885
.0179.4001885.01500269
00.4==+
=K (T mA /)