霍尔效应测量(精)

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使用霍尔效应测量磁场的步骤与要点

磁场是我们日常生活中不可或缺的一部分，它在电子设备、能源产业和科学研究中起着重要的作用。而测量磁场的方法有很多种，其中一种常用的方法就是通过霍尔效应来测量磁场的强度和方向。本文将介绍使用霍尔效应测量磁场的步骤与要点。

首先，我们需要了解霍尔效应的原理。霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果该导体处于磁场中，就会在导体两侧产生一定的电势差。这个电势差就是霍尔电压，它与磁场的强度和方向有关。霍尔效应的原理是基于洛伦兹力和电子的漂移速度之间的相互作用。

接下来，我们需要准备一些实验器材。首先是霍尔元件，它通常是一块薄片状的半导体材料，如硅或镓。其次是电源，用来提供电流。还需要一个磁场源，可以是永磁体或电磁铁。最后是一个电压测量仪器，如万用表或示波器。

在实验过程中，首先需要将霍尔元件连接到电路中。霍尔元件有三个引脚，分别是电源引脚、接地引脚和输出引脚。电源引脚和接地引脚用来给霍尔元件提供电流，输出引脚用来测量霍尔电压。将电源的正极连接到电源引脚，负极连接到接地引脚，然后将输出引脚连接到电压测量仪器。

接下来，我们需要将磁场源靠近霍尔元件。可以调整磁场源的位置和方向，以改变磁场的强度和方向。当磁场源靠近霍尔元件时，会在霍尔元件两侧产生一个电势差，即霍尔电压。通过电压测量仪器可以测量到这个电势差的数值。

在实验过程中，有几个要点需要注意。首先，要保持实验环境的稳定。外部的干扰会影响到测量结果的准确性，因此需要尽量避免外部干扰，如电磁辐射和温度变化。其次，要保持电路的稳定。电源的电流和电压要保持稳定，以确保测量结果的可靠性。最后，要注意测量的精度。可以通过调整电流的大小和测量仪器的灵敏度来提高测量的精度。

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量

086041B班D组何韵

摘要：霍尔效应是磁电效应的一种，利用这一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.本实验的目的在于了解霍尔效应的原理及有关霍尔器件对材料的要求，使用霍尔效应试验组合仪，采用“对称测量法”消除副效应的影响，经测量得到试样的V H—I M和V H—I S曲线，并通过实验测定的霍尔系数，判断出半导体材料试样的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数.

关键词：霍尔效应hall effect，半导体霍尔元件semiconductor hall effect devices，对称测量法symmetrical measurement，载流子charge carrier，副效应secondary effect

美国物理学家霍尔(Hall,Edwin Herbert,1855-1938)于1879年在实验中发现,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应.这个电势差也被叫做霍尔电势差.霍尔的发现震动了当时的科学界,许多科学家转向了这一领域，不久就发现了爱廷豪森(Ettingshausen)效应、能斯托(Nernst)效应、里吉-勒迪克(Righi-Leduc)效应和不等位电势差等四个伴生效应.

在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍耳效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖.之后，美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert ughlin，1950-)、施特默(Horst L. St rmer，1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了1998年的诺贝尔物理

讲义_霍尔效应测量

变温霍尔效应

引言

1879年，霍尔(E.H.Hall)在研究通有电流的导体在磁场中受力的情况时，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为“霍尔效应”。在半导体材料中，霍尔效应比在金属中大几个数量级，引起人们对它的深入研究。霍尔效应的研究在半导体

理论的发展中起了重要的推动作用。直到现在，霍尔效应的测量仍是研究半导体性质的重

要实验方法。

利用霍尔效应，可以确定半导体的导电类型和载流子浓度，利用霍尔系数和电导率的

联合测量，可以用来研究半导体的导电机构（本征导电和杂质导电）和散射机构（晶格散

射和杂质散射），进一步确定半导体的迁移率、禁带宽度、杂质电离能等基本参数。测量

霍尔系数随温度的变化，可以确定半导体的禁带宽度、杂质电离能及迁移率的温度特性。

根据霍尔效应原理制成的霍尔器件，可用于磁场和功率测量，也可制成开关元件，在

自动控制和信息处理等方面有着广泛的应用。

实验目的

1. 了解半导体中霍尔效应的产生原理，霍尔系数表达式的推导及其副效应的产生和

消除。2. 掌握霍尔系数和电导率的测量方法。通过测量数据处理判别样品的导电类型，

计算室温下所测半导体材料的霍尔系数、电导率、载流子浓度和霍尔迁移率。

3. 掌握动态法测量霍尔系数（RH）及电导率（σ）随温度的变化，作出RH～1/T，σ～1/T曲线，了解霍尔系数和电导率与温度的关系。

4. 了解霍尔器件的应用，理解半导体的导电机制。

实验原理

1．半导体内的载流子

根据半导体导电理论,半导体内载流子的产生有两种不同的机构：本征激发和杂质电离。（1）本征激发

霍尔效应测量

霍尔效应原理图
Z
磁
Y
场
方
X
向
A
L1
fE
V
-
fL
Is
VH
d B
L2
图1 霍尔效应原理
2、用霍耳元件测通电长直螺线管轴向磁感应强度B分布
B
X 图3 螺旋管轴线上磁场分析
图5 FH2601实验用数字源表平面图
实验项目（1）短路之间霍尔电压输入端，调节调零旋纽
很小？实验是如何基本消除副效应产生霍尔元件仍位于气隙中心，调节 Is =5.
3、学习利用霍尔效应测量感应强度B及磁场分布。
【实验内容】
1、熟悉FH2601三个部分的功能。
a) FH2601数字源表，面板的左边是大电流恒流源，只能用于螺旋管线包励磁用，严格禁止用于霍尔片工作电流。
b) FH2601数字源表面板中部是电压检测部分，用于测量霍尔电压的大小。
c) FH2601数字源表面板右边是霍尔片工作电流源。
（1）短路之间霍尔电压输入端，调节调零旋纽
（2）断开励磁电流IM。
（3）调节霍尔控制（工作）电流，开
一、研究霍尔效应及霍尔元件特性原理是什么?工作电流IS、螺线管磁场B、
a ) 将霍尔控制棒移到螺旋管中间位置（探测棒
原理是什么?工作电流IS、螺线管磁场B、
1、测量霍尔元件零位（不等位）电势V 5、掌握用霍耳元件测量通电螺线管轴向磁场的方法。

利用霍尔效应测量磁场强度的准确性与精度

在科学领域中，测量是一个至关重要的环节。而测量磁场强度是许多领域中的

一个重要任务，如电子学、物理学、工程学等。而利用霍尔效应作为一种磁场测量的手段，其准确性与精度备受关注。

霍尔效应是指当一个导体中有电流通过时，放置在器件中的霍尔元件会产生一

种电势差，称为霍尔电压。霍尔电压与电流方向和磁场的垂直夹角有关。通过测量霍尔电压的大小，我们可以得知磁场的强度。

利用霍尔效应测量磁场强度的准确性是指测量结果与真实值之间的偏差程度。

而精度则是指在多次测量中结果的一致性。测量结果准确且精度高，意味着测量方法具备很强的可靠性。

然而，利用霍尔效应测量磁场强度并非是一项完美的技术。首先，霍尔电压的

大小受到很多因素的影响，如环境温度、材料特性等。这些因素的变化可能会引起测量结果的偏差。因此，在实际应用中，我们需要对这些因素进行修正，以提高测量的准确性。

其次，霍尔元件本身也存在一定的误差。例如，霍尔元件的位置和姿态对测量

结果的影响较大，而由于制造和安装的差异，元件之间的特性也会产生差异。因此，在测量中需要进行校准，以减小这些误差。

除了误差修正和校准，提高利用霍尔效应测量磁场强度的准确性与精度还需要

考虑其他因素。例如，在实际应用中，磁场的强度范围可能会很大，因此需要选择合适的霍尔元件和电路来适应不同磁场强度的测量。此外，采用合适的采样频率和滤波技术，可以降低噪声对测量结果的影响，提高准确性和精度。

针对利用霍尔效应测量磁场强度的准确性和精度，科学家们进行了大量的研究

和改进。他们提出了各种新的方法和技术，以提高测量的可靠性。例如，利用微电

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量PPT课件

.
2
【实验原理】
1 ．霍尔效应
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。霍尔电场是阻止载流子继
续向侧面偏移，当载流子所
受的横向电场力与洛仑兹
所有载流子都具有相同的漂移速度得到的，严格一点，如果考虑载流子
的速度统计分布，需引入 3 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半
导体物理学》）。
8
（3）结合电导率的测量，求载流子的迁移率。电导率与载流子浓度 n以及迁移率之间有如下关系：
（5）
即＝，测出值即可求。
3．霍尔效应与材料性能的关系
.
（8）
8
wenku.baidu.com实验内容】
.
9
【思考题】
⒈ 实验中变换Is和IM的方向测出VH四个的值取平均，这样做可以消除哪些因素引起的误差？
如果 +B、+Is与 - B 、- Is的数值相差较多，这主要是由哪种因素引起的？
如果 + B 、- Is与 - B 、+ Is的数值相差较多，这主要是由哪种因素引起的？
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霍尔电场是阻止载流子继续向侧面偏秱当载流子所受的横向电场力不洛仑兹相等样品两侧电荷的积累就达到动态平衡故设试样的宽为b厚度为d载流子浓度为n霍尔效应实验原理示意图a载流子为电子n型

实验报告霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量

霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量

一、实验目的

1.了解半导体中霍尔效应的产生原理，霍尔系数表达式的推导及其副效应的产生和消

除。

2.掌握常温情况下测量霍尔系数的方法。

3.判断样品的导电类型，计算霍尔系数、载流子浓度、电导率、霍尔迁移率。

4.用霍尔元件测量铁电磁铁气隙中磁感应强度B沿X方向的分布曲线及电磁铁的励

磁曲线。

二、实验原理

1.霍尔效应和霍尔系数

图1霍尔效应示意图

如图1所示，在半导体的x方向有均匀的电流I x通过，同时在z方向上加有磁场B z，那么在这块半导体的y方向会出现一个横向电势差U H，这种现象叫做“霍

尔效应”，U H称为“霍尔电压”，对应的y轴的电场称为“霍尔电场”。

半导体的长、宽、高分别为L、a、b，p（n）型半导体的载流子为空穴（电子），在沿x方向电场的作用下，以平均漂移速度v x运动，形成电流I x，由于在z轴方向

有磁场B z，载流子受到洛伦兹力的作用

F q v B

⋅⨯

=()

P型半导体中空穴带正电，由右手定则可知：受到的洛伦兹力沿着y轴负向，那么空穴向着y轴负向运动，在y轴方向形成沿着y轴正向的电场—霍尔电场，当

该电场对空穴的作用力qE y与洛伦兹力F达到平衡时，空穴不再沿着y轴偏离，达

到稳态，只有沿着x方向的电流。

同理，n型半导体中电子带负电，电子的速度方向为x轴负向，电荷为-q，那么根据右手定则可知：受到的洛伦兹力沿着y轴负向，那么电子向着y轴负向运动，

在y 轴方向形成沿着y 轴负向的电场—霍尔电场，当该电场对电子的作用力qE y 与洛伦兹力F 达到平衡时，电子不再沿着y 轴偏离，达到稳态，只有沿着x 方向的电流。

大学物理(精品本科)4霍尔效应测量通电螺线管的磁场.docx

霍尔效应测量通电螺线管的磁场

一、实验目的

1. 了解霍尔效应及其规律。

2. 了解和熟悉集成霍尔传感器的特性和应用。

3. 测定集成霍尔传感器的灵敏度。

4. 测量通电螺线管内的磁场分布。

二、实验仪器

ICH-1新型螺线管磁场测定仪。

ICH-1新型螺线管磁场测定仪的测量范围为-67〜+67111T,灵敏度为31.3±1.3V/T,由SS95A 型集成霍尔传感

器探测棒、螺线管、直流恒流电源（0〜0.5A ）、直流稳压电源（2.4〜2.6 V 和4.8〜5.2 V 两档）、数字电压表

（19.999 V 和1999.9mV 两档）、双刀换向开关和单刀换向开关各一个、导线若干组成。

三、实验原理

1. 霍尔效应

1879年，美国物理学家E ・H •霍尔在实验中发现，当有电流沿着垂直于磁场的方向通过导体或半导体时，

在垂直于电流和磁场方向，导体或半导体的两侧之间会出现横向电势差，这种现象称为霍尔效应。在与电流及磁场垂直方向上产生的电势差称为霍尔电势差（如图1所示）。实验表明

C/H =(心)IB = K n IB d

其中，是产生的霍尔电势差，是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数称为霍尔系数，B 为

磁感应强度，/为流过霍尔元件的电流强度，K H 称为霍尔元件的灵敏度。

2. 霍尔传感器

虽然从理论上讲霍尔元件在无磁场作用（即5 = 0）时，霍尔电势差等于零（0）=0）,但实际实验中用数字电压表测量时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等加工工艺以及附加效应的影响，产生了附加电势差，该电势差称为剩余电压。

霍尔效应与磁场测量实验报告

摘要

本实验利用霍尔效应测量不同磁场下电流对电压的影响，得到了霍尔系数和磁场强度之间的关系，并用线性回归得出了磁场强度和电压的线性关系式。此外，还探究了霍尔电压在不同置入方向时的变化规律，证明了霍尔电压与磁场和电流方向的夹角相关。最后，还比较了实验数据和理论计算值的误差，证明实验结果具有较高的精度。

关键词：霍尔效应；霍尔系数；磁场强度；线性关系

引言

在磁场测量中，霍尔效应是一种较常用的方法。它利用了霍尔元件在磁场作用下产生的电势差，通过简单的测量，可以得到磁场的相关参数。霍尔效应也广泛应用于电子学、传感器和精密测量等领域。因此，掌握霍尔效应在磁场测量中的应用和实验方法是十分必要的。

实验目的

1．学习霍尔效应的基本原理和相关概念。

2．通过实验掌握利用霍尔效应测量磁场的方法。

3．研究霍尔系数与磁场强度之间的关系，并得出线性关系式。

4．研究霍尔电压在不同方向输入时的变化规律。

实验原理

霍尔效应是指，当一块导电材料被竖直放置于磁场中，并在该材料的一个面（称为霍尔面）上通电流时，垂直于霍尔面方向的电势差被感应。这个电势差被称为霍尔电压VH，它的大小

与电流I、磁场B以及材料本身的性质有关。其中，材料本身

的属性用霍尔系数RH表示，RH是一个常量，它与材料类型、温度和其它因素有关，一般在室温下只与材料本身的物理结构相关。因此，VH和B之间的关系可以用下列公式表示：

VH= RH×B×I

当B、I固定时，VH与RH成正比，而RH被称为霍尔系数。

霍尔系数是一重要物理参数，它的大小决定了霍尔电压的灵敏度和分辨率。

用霍尔效应测磁场-大学物理实验精品

、压力等物理量。
04
磁场测量原理
磁场的定义与性质
磁场
磁场是磁力作用的场，存在于磁体、电流和运动电荷周围的空间。
磁场性质
磁场具有方向性和磁力作用，能够影响放入其中的磁体、电流和运动电荷的运动状态。
磁场测量方法
磁通量法
通过测量穿过某一面积的磁通量来计算磁场强度，常用的仪器有特斯拉计。
霍尔效应法
磁性材料研究
通过测量不同材料的磁学性质，研究磁性材料的物理特性和应用前景。
05
实验结果分析
数据处理与误差分析
数据处理
对实验测得的数据进行整理、计算和绘图，得出霍尔元件的霍尔系数和载流子浓度。
误差分析
根据测量原理和实验操作，分析可能存在的误差来源，如温度变化、电路噪声、测量仪器误差等。
实验结果与理论值比较
实验操作不规范
部分学生在实验操作过程中存在不规范行为，如线路连接错误或操作顺序不当。解决方案是加强实验前的操作培训，确保学生熟悉实验步骤和操作规范。
实验的改进与展望
01
引入先进仪器
源自文库
为了提高实验的准确性和精度，可以引入更先进的仪器和设备，如高精
度的磁力计和数据处理系统。
02 03
加强实验指导
在实验过程中，教师应加强对学生的指导，确保学生正确操作仪器和处理数据。同时，可以增加一些拓展内容，引导学生深入探究霍尔效应的原理和应用。

霍尔效应及其参数测定实验报告

本次实验主要介绍了霍尔效应的基本原理和其在参数测定中的

应用。通过测量不同磁场下霍尔电压与磁感应强度的关系，得出了霍尔系数和载流子浓度等参数，并比较了不同材料的差异。实验结果表明，霍尔效应可以用于测量材料的电学性质，具有重要的应用价值。

关键词：霍尔效应；霍尔系数；载流子浓度；磁场；参数测定

一、实验目的

1. 了解霍尔效应的基本原理；

2. 学习使用霍尔效应测量材料的电学参数；

3. 掌握测量仪器的使用方法和实验技巧。

二、实验仪器

1. 霍尔电压测量仪；

2. 磁场调节装置；

3. 直流稳压电源；

4. 数字万用表。

三、实验原理

霍尔效应又称霍尔现象，是电荷在磁场中运动时所产生的一种电势差现象。具体来说，当一个导体横跨于磁场中并有电流通过时，垂直于电流方向和磁场方向的方向上将产生一个电场，这个电场即为霍尔电场。由于霍尔电场的作用，导体内的电荷将会受到一个侧向的力，形成电势差，这个电势差即为霍尔电压。

在实际应用中，霍尔效应可以用于测量材料的电学参数，主要包

括霍尔系数和载流子浓度。其中，霍尔系数指的是材料中的电荷在磁场中受到的侧向力与磁感应强度之比，通常用RH表示，单位是V/T。霍尔系数与材料的性质有关，可以反映材料的类型、导电性质和载流子类型等信息。载流子浓度则是指单位体积内的载流子数目，可以通过测量霍尔电压和电流来计算得出。

四、实验步骤

1. 将样品夹在两个电极板之间，连接好电路，如图1所示；

2. 打开直流稳压电源，调节电压为2V；

3. 打开磁场调节装置，调节磁场强度为0.3T；

实验二十二霍尔效应测量磁场

霍尔效应是指当导体（通常是金属或半导体）中有电流流过时，如果将一个垂直于电流方向的外加磁场加入，则在导体两侧会产生一定的电势差（称为霍尔电势），这种现象就是霍尔效应。利用霍尔效应可以测量磁场强度。下面是关于霍尔效应测量磁场实验的分析与总结：

实验原理：

当一块导体（霍尔元件）被垂直于磁场放置时，磁场会对电子的运动轨迹产生影响，导致电子在导体中积累，并产生电势差。这个电势差称为霍尔电势（VH），霍尔电势与磁场强度（B）、电流强度（I）、导体材料和几何尺寸有关。霍尔电势的大小可以通过测量导体两端的电压差来确定。

实验步骤：

1.将霍尔元件放置在磁场中心。

2.将电流通过霍尔元件。

3.测量霍尔电势，可以通过连接外部电压表来测量电势差。

4.改变磁场强度或电流强度并重新测量霍尔电势。

5.记录数据并进行数据处理。

实验总结：

1.霍尔效应可以用来测量磁场强度，它是一种简便、快速、精度高的磁场测量方法。

2.实验中需要注意的是，霍尔元件必须垂直于磁场，否则测量

结果会产生误差。

3.实验中需要选择合适的电流强度和测量范围，以保证测量结果的准确性和稳定性。

4.实验过程中需要进行数据处理和分析，以获得更加准确的测量结果。

5.霍尔效应不仅可以用于磁场测量，还可以用于其他领域的研究，如半导体物理、热电测量等。

霍尔效应及磁场的测定

近年来，在科研和生产实践中，霍尔传感器被广泛应用于磁场的测量，它的测量灵敏度高，体积小，易于在磁场中移动和定位。本实验利用霍尔传感器测量通电螺线管内直流电流与霍尔传感器输出电压之间的关系，证明霍尔电势差与螺线管内的磁感应强度成正比，从而掌握霍尔效应的物理规律；用通电螺线管中心点磁场强度的理论计算值作为标准值来校准霍尔元件的灵敏度；用霍尔元件测螺线管内部的磁场沿轴线的分布。【实验目的与要求】

1.了解霍尔传感器的工作原理，学习测定霍尔传感器灵敏度的方法；

2.掌握用霍尔传感器测量螺线管内磁感应强度沿轴线方向的分布。【实验原理】一、霍尔效应

图8-1 霍尔效应原理图

把矩形的金属或半导体薄片放在磁感应强度为的磁场中，薄片平面垂直于磁场方B 向。如图8-1所示，在横向方向通以电流I ，那么就会在纵向方向的两端面间出现电位差，这种现象称为霍尔效应，两端的电压差称为霍尔电压，其正负性取决于载流子的类型。(图8-1载流子为带负电的电子，是N 型半导体或金属)，这一金属或半导体薄片称为霍尔元件。假设霍尔元件由N 型半导体制成，当霍尔元件上通有电流时，自由电子运动的方向与电流I 的流向相反的。由于洛伦兹力的作用，电子向一侧偏转，在半导B v e F m ⨯-=体薄片的横向两端面间形成电场，称为霍尔电场，对应的电势差称为霍尔电压U H 。H E 电子在霍尔电场中所受的电场力为，当电场力与磁场力达到平衡时，有

H E H H E e F -=

()()0

=⨯-+-B v e E e H

v E H ⨯-=若只考虑大小，不考虑方向有

霍尔效应测量

1fh2601实验用数字源表2fh4512a霍尔效应螺纹管磁场实验仪实验仪器fh2601实验用数字源表图5fh2601实验用数字源表平面图fh4512a霍尔效应螺旋管实验仪控制电源输入下下上上测量输出直流励磁输入isvs输入fhtech富阳华盛fh4512型螺旋管磁场实验仪换向下下上上换向下下上上换向1螺旋管线包2霍尔传感器3移动探测杆5被测电压输出端4测量电压电流输入端6励磁电流输入端图4fh4512a螺旋管磁场实验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的作用而引起的偏转
旋管内B的分布状态。
【思考与讨论】
1、霍耳效应的定义是什么?用它测磁场的原理是什么?工作电流IS、螺线管磁场B、霍耳电势差VH三者方向关系是什么？
2、与霍耳效应同时产生的副效应是否一定很小？实验是如何基本消除副效应产生的附加电势差的？
再见！
c) FH2601数字源表面板右边是霍尔片工作电流源。
2、连线路首先将二个电流源输出调节到最小。
a) 将霍尔传感器的工作电流端（红色线+、黑色线-）与FH2601的2mA电流输出端相连接。
b) 将霍尔传感器的输出电压（霍尔电压）与 FH2601的电压检测输入端相连接。
c) 将螺旋管线包的输入线与FH2601的1A恒流源相连接。注意以上三组线千万不能接错，以免烧坏元件。确认接线无误后开机。
霍尔元件仍位于气隙中心，调节 Is =5.00mA ，调节 IM =50、100、200……1000mA，分别测量霍尔电压 VH 值填入表（2），并绘出 IM - VH 曲线，验证线性关系的范围，分析当IM 达到一定值以后， IM- VH 直线斜率变化的原因。

霍尔效应及其参数测定实验报告

实验名称：霍尔效应及其参数测定实验报告

实验目的：通过实验掌握霍尔效应的基本原理和参数测定方法，

加深对磁场、电场的理解，提高实验技能。

实验器材：霍尔元件、恒流源、万用表、直流电源、磁铁、电阻箱、导线等。

实验原理：霍尔效应是指在电导体内部，当一定大小的电流通过时，经横向磁场作用，在其两侧出现一定大小的电势差，这种现象称

为霍尔效应。霍尔元件是基于霍尔效应原理制成的传感器，主要用于

磁场测量和电流测量。霍尔元件的输出电压与磁场和电流大小成正比，与样品的电性质和几何尺寸有关。

实验步骤：

1. 将霍尔元件固定在台架上，并接入恒流源;

2. 以恒定电流I驱动霍尔元件，将万用表接入霍尔元件的输出端测量

霍尔电压U；

3. 在磁铁的两端表面间放置待测样品，同时调节磁铁强度使得霍尔电

压U与磁铁强度成线性关系；

4. 更改磁场方向或改变电流大小，分别测量霍尔电压U；

5. 根据实验数据计算出磁场强度B、霍尔电阻Rh等参数。

实验数据处理：

1. 测量不同磁场下的霍尔电压U和电流I，计算出磁场强度B和霍尔电阻Rh的值，并记录于实验记录表中；

2. 在相同的磁场下，测量不同电流时的霍尔电压U，记录于实验记录

表中；

3. 根据测量所得的实验数据，绘制出磁场强度与霍尔电阻的线性图像，并计算出线性方程；

4. 将测量所得的霍尔电压U与电流I绘制成散点图，根据实验数据计

算出电流大小对于霍尔电压影响的线性方程；

5. 根据实验数据得到霍尔系数K=△U/(BHI)，并计算出不确定度；

6. 计算出电子电荷e的大小，并计算出不确定度。

霍尔效应测量

(3-15)
(⑵)霍尔系数R
R

n nn2

p
2
pp
q(nn p p )2
对于n型半导体，n>>p 对于p型半导体，p>>n
Rn

n
nq
Rp

p
pq
(3-16) (3-17) (3-18)
Βιβλιοθήκη Baidu
其中,γ是霍尔因子——表征载流子在半导体材料体内的碰撞，其大小与温度和杂质浓度有关（图3－2），一般取1.
洛伦兹受力方向 F 电流I
左手定则: 伸开左手让磁感线穿入手心,四指指向电流方向
（正电荷运动的方向）, 那么拇指的方向就是导体受洛伦兹力的方向。须注意，运动电荷是正的，大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之，如果运动电荷是负的，那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。
2、确定样品的霍尔系数R

n
nq
n n
Rn q
对于p型半导体，p>>n ，根据其霍尔系数表达式
Rp

p
pq
p p
Rpq
l 根据霍尔系数确定载流子浓度，其准确性受到霍尔因子的影响。
4、由霍尔系数进一步确定样品的迁移率
对于n型半导体，根据其电阻率/电导率的表达式