霍尔效应实验图
(完整版)大学物理实验报告系列之霍尔效应
大学物理实验报告
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。
【实验名称】霍尔效应
【实验目的】
1.了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。
2.学习用“对称测量法”消除付效应的影响,测量试样的VH—IS;和VH—IM 曲线。
3.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
【实验仪器】
霍尔效应实验仪
【实验原理】对于图1(a)所示的N型半导体试样,若在X方向通以电流1s,在Z方向加磁场B,试样中载流子(电子)将受洛仑兹力
F
B
=e v B(1)则在Y方向即试样A、A'电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对N型试样,霍尔电场逆Y方向,P 型试样则沿Y方向,有:
Is(X)、B(Z)E
H
(Y) <0(N型)
E
H
(Y) >0(P型)
显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力eE H与洛仑兹力eVB相等时,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有
eE
H=
evB(2)
其中E
H
为霍尔电场,v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n,则
Is=nevbd(3)由(2)、(3)两式可得
V
H
=E
H
b=
1I
S
B
ne d
=R
I
S
B
H d
(4)
即霍尔电压V
H
(A、A'电极之间的电压)与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。
比例系数R
H
霍尔效应实验和霍尔法测量磁场
DH-MF-SJ 组合式磁场综合实验仪
使用说明书
一、概述
DH-MF-SJ组合式磁场综合实验仪用于研究霍尔效应产生的原理及其测量
方法,通过施加磁场 , 可以测出霍尔电压并计算它的灵敏度,以及可以通过测
得的灵敏度来计算线圈附近各点的磁场。
二、主要技术性能
1、环境适应性:工作温度10 ~ 35℃;
相对湿度 25 ~ 75%。
2、通用磁学测试仪
2.1可调电压源: 0~15.00V、 10mA;
2.2可调恒流源: 0~5.000mA 和 0~9.999mA可变量程,为霍尔器件
提供工作电流,对于此实验系统默认为0-5.000mA 恒流源功能;
2.3电压源和电流源通过电子开关选择设置,实现单独的电压源和电
流源功能;
2.4电流电压调节均采用数字编码开关;
2.5数字电压表: 200mV、2V 和 20V 三档,4 位半数显,自动量程转换。
3、通用直流电源
3.1 直流电源,电压0~30.00V 可调;电流 0~1.000A 可调;
3.2 电流电压准确度: 0.5%±2 个字;
3.3 电压粗调和细调,电流粗调和细调均采用数字编码开关。
4、测试架
4.1底板尺寸: 780*160mm;
4.2载物台尺寸: 320*150mm,用于放置螺线管和双线圈测试样品;
4.3螺线管:线圈匝数 1800 匝左右 , 有效长度 181mm,等效半径 21mm;
4.4双线圈:线圈匝数1400 匝( 单个 ) ,有效直径 72mm,二线圈中心
间距 52mm;
下表为电流与磁感应强度对应表( 双个线圈通电 ) :
电流值( A)0.10.20.30.40.5中心磁感应强度( mT) 2.25 4.50 6.759.0011.25
霍尔效应实验
霍尔效应与其应用
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与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。
3.确定试样的导电类型、载流子浓度以与迁移率。
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
(N型) 0 (Y)E (P型)
0 (Y)E (X)、B(Z) Is
H H <>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
霍尔效应实验数据及曲线
表1 测绘Vh-Is实验曲线数据记录表(Im=0.500A)
Is(mA)V1(Mv)V2(Mv)V3(Mv)V4(Mv)
Vh=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/4 +B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is
0.50.64-0.370.37-0.630.5025
1 1.28-0.740.75-1.271
1.5 1.91-1.11 1.12-1.9 1.53
2 2.53-1.48 1.49-2.52 2.005
2.5
3.16-1.86 1.87-3.15 2.51
3 3.79-2.2
4 2.25-3.77 3.0125
3.5
4.42-2.61 2.62-4.39 3.51
4 5.03-2.99 3.01-5.01 4.01
Vh-Is实验曲线
表2 测绘Vh-Im实验曲线数据记录表
Im(mA)V1(Mv)V2(Mv)V3(Mv)V4(Mv)
Vh=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/4 +B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is
0.1 1.380.16-0.15-1.360.7625
0.2 1.980.44-0.43-1.96 1.2025
0.3 2.59 1.04-1.03-2.57 1.8075
0.4 3.18 1.64-1.63-3.16 2.4025
0.5 3.79 2.25-2.23-3.77 3.01
表3 测绘Vh-X实验曲线数据记录表
X
V1(Mv)V2(Mv)V3(Mv)V4(Mv)Vh=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/4 Vh
0 2.12-0.570.59-2.09 1.3425
霍尔效应实验数据及B—X曲线
V1/mV V2/mV V3/mV V4/mV
X1/cm X2/cm X/cm V/mV B/kGs
+Is, +B Is, -B-Is, -B-Is, +B
-0.50.014.50.46-0.17-0.020.610.320.02 0.00.014.00.61-0.33-0.180.770.470.02
0.50.013.5 1.14-0.80-0.65 1.290.970.05
1.00.013.0 1.32-0.96-0.81 1.47 1.140.06
1.50.01
2.5 1.50-1.13-0.97 1.66 1.320.06
2.00.012.0 1.58-1.21-1.05 1.73 1.390.07 5.00.09.0 1.70-1.33-1.18 1.85 1.520.07 8.00.0 6.0 1.71-1.33-1.18 1.86 1.520.07 11.00.0
3.0 1.74-1.32-1.16 1.89 1.530.07 1
4.00.00.0 1.73-1.31-1.18 1.88 1.530.07 14.0 3.0-3.0 1.73-1.31-1.17 1.89 1.530.07 14.0 6.0-6.0 1.73-1.31-1.16 1.88 1.520.07 14.09.0-9.0 1.73-1.30-1.16 1.88 1.520.07 14.012.0-12.0 1.70-1.28-1.15 1.86 1.500.07 14.012.5-12.5 1.66-1.19-1.12 1.82 1.450.07 14.013.0-13.0 1.56-1.04-1.05 1.71 1.340.07 14.013.5-13.5 1.41-1.04-0.89 1.55 1.220.06 14.014.0-14.0 1.12-0.75-0.61 1.260.940.05 14.014.5-14.50.76-0.40-0.250.900.580.03
霍尔效应实验
霍尔效应实验
实验目的
1. 了解霍尔效应的产生原理及其副效应的产生原理和消除方法 2. 掌握霍尔系数和电导率的测量方法。
实验原理
1.霍耳效应
霍耳最初的实验是这样的:在一块长方形的薄金属板两边的对称点1和2之间接上一个灵敏电流计(如图)。为方便,取如图所示的直角坐标系。沿x 轴正向通以电流I 。若不加磁场,则电流计不显
示任何偏转,这说明1和2两点电位相等。若在z 轴方向加上磁场B ,则电流计立即显示倔转。这说明1和2两点之间存在电位差。霍耳发现这个电位差与电流I 及磁感应强度B 均成正比,与板的厚度d 成反比。即
H H
IB
U R d
=H K IB =(1) 这叫霍耳公式。通常称U H 为霍耳电压,R H 为霍耳系数,K H 为霍耳片的灵敏度,且K H
=R H /d 。在当时,(1)式纯粹是一个经验公式,只有在洛仑兹的电子论提出来以后才能从理论上加以证明。将电子论应用在霍耳元件上,可推出在弱磁场中有如下公式:
H IB U ned =
(2)与(1)比较,有1H R ne
=(3) 式中n 为载流子浓度,e 为电子电荷,其值为e =1.6022×10-19C 。 式(2)和(3)对大多数金属是成立的,但对霍耳系数比金属高得多的半导体材料来说,是不准确的。如果考虑载流子速度的统计分布规律,并考虑到非低温条件下品格振动对散射起主要作用的特点,则有
31
8H R ne
π=
(4) 用实验测出霍耳系数R H 后,载流子浓度n 就可出(4)式计算出来。若霍耳电压U H 用V 为单位,片的厚度d 用m 为单位,电流I 用A 为单位,磁感应强度B 用T 为单位,则由(1)式求得的霍耳系数的单位是m 3/C 。
霍尔效应实验
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,那么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开展,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。假设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开展,利用该效应制成的霍尔器件,由于构造简单、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。
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,假设在X方向的电极D、E上通以电流Is,在Z方向
霍尔效应原理与实验
霍尔效应
一、简介
霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall ,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。
二、理论知识准备
1. 1. 霍尔效应
将一块半导体或导体材料,沿Z 方向加以磁场B
,沿X 方向通以工作电流I ,则在Y 方向产生出电动势H V ,如图1所示,这现象称为霍尔效应。H V 称为霍尔电压。
(a) (b)
图1 霍尔效应原理图
实验表明,在磁场不太强时,电位差H V 与电流强度I 和磁感应强度B 成正比,与板的厚度d 成反比,即
d IB R V H
H =(1)
或 IB K V H H =(2)
式(1)中H R 称为霍尔系数,式(2)中H K 称为霍尔元件的灵敏度,单位为mv / (mA ·T)。产生霍尔效应的原因是形成电流的作定向运动的带电粒子即载流子(N 型半导体中的载流子是带负电荷的电子,P 型半导体中的载流子是带正电荷的空穴)在磁场中所受到的洛仑兹力作用而产生的。
如图1(a )所示,一快长为l 、宽为b 、厚为d 的N 型单晶薄片,置于沿Z 轴方向的磁场B
中,在X 轴方向通以电流I ,则其中的载流子——电子所受到的洛仑兹力为
霍尔效应实验数据及曲线 (精选可编辑)
霍尔效应实验数据及曲线(精选可编辑)
霍尔效应是物理学领域重要的研究内容之一,它指的是在特定磁场作用下自由电子圆周运动时其发射和吸收的能量的变化。1920年,奥地利物理学家霍尔发现,当单个电子在特定的磁场中运动时,它会在一定的能量状态下耗尽,而在另一种能量状态下增加:即在某一特定角度间会出现零活度。因此,在施加外部磁场作用下得出的散射起伏曲线,便是霍尔效应现象,且分离极化能谱线微不可挝,从而有一正一反两个仰拱形状。
由此可知,进行霍尔效应实验时,通常需要施加外场,并可以观察到明显的能谱,用以描述出由霍尔效应产生的曲线图。有了这些研究和测量结果,就可以对霍尔效应引起的自由电子运动及其能量变化有一定的了解。例如,在研究中,可以衡量出不同的磁场强度会影响能谱的大小,即代表能量的变化。
通过测量,发现通常在2-3反射面之间,能谱曲线会形成两个仰拱,即两个「正 - 负」峰值。究其深因,可以推断自旋轨道耦合力会导致自由电子在施加外场中有一定的取向性,从而进而发生能量交换,从而得以形成曲线图。曲线图不仅能够测量出电子能谱的分布,还能够揭示旋轨道耦合力的速度。因此,霍尔效应实验数据和曲线可以帮助我们深入了解电子的能量变化以及其它物理现象,以便进行进一步挖掘和加强我们对基本物理学现象的了解。
霍尔效应实验.
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。
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
大学物理仿真实验——霍尔效应
仿真实验(霍尔效应)------
霍尔效应
1目的:
(1)霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用)霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用
(2)测绘霍尔元件的V H —Is Is,,V H —I M 曲线,了解霍尔电势差V H 与霍尔元件工
作电流Is Is,磁场应强度,磁场应强度B 及励磁电流I M 之间的关系。之间的关系。 (3)学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。及磁场分布。 (4)学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。)学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
2简单的实验报告简单的实验报告 数据分析数据分析
(1)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的作用而引起的偏转。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的作用而引起的偏转。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在不同侧的聚积,从而形成附加的横向电场。如下图向上产生正负电荷在不同侧的聚积,从而形成附加的横向电场。如下图(1)(1)(1)所示,磁场所示,磁场B 位于Z 的正向,与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流Is Is(称为工作电流),假设(称为工作电流),假设载流子为电子(载流子为电子(N N 型半导体材料),它沿着与电流Is 相反的X 负向运动。由于洛仑兹力f
L
作用,电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转,并使B 侧形成电子积
累,而相对的A 侧形成正电荷积累。与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力形成的反向电场力 f E 的作用。随着电荷积累的增加,f E 增大,当两力大小相等(方向
霍尔效应实验
霍尔效应与其应用
置于磁场中的载流体,如果电流方向与磁场垂直,那么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开展,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。假设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开展,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与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。
3.确定试样的导电类型、载流子浓度以与迁移率。
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,假设在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
大学物理实验报告 霍尔效应
霍尔效应的研究
钱瑞杰,13级物理系
一、引言
近年来,在科研和工业中,霍尔效应被广泛应用于磁场测量。本实验通过使用霍尔传感器了解半导体的霍耳效应,研究霍耳电压与磁场强度、电流之间的关系,了解霍耳效应的各种副效应并学习根据需要抑制或增强各种副效应的方法。
二、实验原理
1、霍尔效应
如图1所示,当电流I 流过
厚度为d 的半导体薄片,因磁场
B 垂直作用于该半导体,则电子
流方向会因洛伦兹力作用而发生
改变,正电荷向a 侧聚集,负电
荷向b 侧聚集,从而在a 、b 之间形成霍尔电势差H U ,
H
H H R U IB K IB d ⎛⎫== ⎪⎝⎭
(1) 其中,H K 为霍尔元件灵敏度,I 、B 分别为电流强度和磁场强度。
2、霍尔效应中的副效应
(1)不等位电势差U σ:由于霍尔元件的材料本身不均匀,以及由于工艺制作时,很难保证将霍尔片的电压输出电极焊接在同一等势面上,因此当电流流过样品时,即使已不加磁场,在电压输出电极之间也会产生一电势差U σ,U Ir σ=,只与电流有关,与磁场无关。
(2)厄廷豪森效应: 霍尔片内部的快慢载流子向不同方向偏转,动能转化为热能,使x 方向两侧产生温度差,因此霍尔电极和样品间形成热电偶,在电极间产生温差电动势E U 。E U IB ∝,其正负、大小与I 、B 的大小和方向有关。
(3)能斯托效应:由于两个电流电极与霍尔样品的接触电阻不同,样品电流在电极处产生不同的焦耳热,引起两电极间的温差电动势,此电动势又产生温差电
流(又称热电流)Q ,热电流在磁场的作用下将发生偏转,结果在y 方向产生附加的电势差N U ,且N U QB ∝,N U 的正、负只与B 的方向有关,这一效应称为能斯托效应。
霍尔效应实验
霍尔效应实验
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。
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
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0.416 0.6 0.899 1.3 1.831 2.323 2.702 2.955 3.116 3.22 3.305 3.368 3.424 3.467 3.498 3.568 3.589 3.576 3.562 3.518 3.459 3.399 3.321 3.207 3.06 3.019 2.513 2.036 1.49 1.02 0.682
螺线内磁感应强度B与位置刻度x的关系(B=U/K
4 3.5 3 磁感应强度B/mT
2.5 2 1.5 1 0.5 0
0 5 10 15 20 25 30 35 位置刻度x/cm
系Hale Waihona Puke Baidu1