霍尔效应及其应用(1)
霍尔效应
霍尔效应[1]是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
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。
霍尔效应的原理导体中的电荷在电场作用下沿电流方向运动，由于存在垂直于电流方向的磁场，电荷受到洛伦兹力，产生偏转，偏转的方向垂直于电流方向和磁场方向，而且正电荷和负电荷偏转的方向相反，这样就产生了电势差。
补充上面的人：正电荷与负电荷偏转的方向是相同的，只是因为导体中导电的是电子，所以只有电子偏转，才会有在两面有电压。
在半导体中，有两种载流子（空穴与自由电子），而它们的偏转方向是相同的，产生的电压也只是多数载流子与少数载流子之差，即表现了多数载流子的效果。
正是因为这样，所以才能利用霍尔效应来判断N、P型半导体。
上面作补充这位：正负电荷的偏转方向是相同的，你从哪里听说的呢？另外，导体能够导电，是导体中的电子在外电场作用下作定向运动的结果，但一般并不会说来固体导电就是全靠电子，因为在原子的能带结构里面，在价带中（导体的价带是半满带）电子可以在外电场的作用下作定向运动，而因为导体的价带中电子是半满的，所以才不分少子和多子，也就是大家习惯说的“导体中导电的是电子”。
但是对于半导体甚至绝缘体，在价带是满带，也就是全被电子所占据，在一定的条件先，价带中的电子跃迁到导带中，成为自由电子，而在价带中留下一些“空洞”，这些“空洞”我们习惯成“空穴”（也就是大家平常说的“正电子”，它带正电），但实质上，是没有空穴这种东西的，只不过是在半导体中，为了简单化的描述它的一些特性或原理，大家喜欢用数量小的东西去描述，以简单化，才出来“空穴”这个东西。
但话说回来，如果从最最本质的导电原理来说，确实导电都是电子做定向运动的结果，但我们一般不会这么说。
但是你说两种载流子的偏转方向相同，这肯定不对，他们一个带正电，一个负电，受到的力的作用刚好相反。
霍尔效应实验报告(共8篇)
篇一：霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vh?is，vh?im曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制（工作）电流is、励磁电流im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。
4、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。
5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
二．实验原理：1、霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，从本质上讲，霍尔效应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。
如右图（1）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（称为控制电流或工作电流），假设载流子为电子（n型半导体材料），它沿着与电流is相反的x负向运动。
由于洛伦兹力fl的作用，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fe的作用。
随着电荷积累量的增加，fe增大，当两力大小相等（方向相反）时，fl=-fe，则电子积累便达到动态平衡。
这时在a、b两端面之间建立的电场称为霍尔电场eh，相应的电势差称为霍尔电压vh。
设电子按均一速度向图示的x负方向运动，在磁场b作用下，所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量，为电子漂移平均速度，b为磁感应强度。
同时，电场作用于电子的力为 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度，vh为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，fl??fe ?vh/l （1）设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为 is?ne （2）由（1），（2）两式可得 vh?ehl?ib1isbrhs （3）nedd即霍尔电压vh（a、b间电压）与is、b的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数rh?1称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导ne率σ=neμ的关系，还可以得到：rh??/ （4）式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。
霍尔效应在日常生产生活中的应用
霍尔效应在日常生产生活中的应用
霍尔效应是指在磁场中，电导率为n型或p型半导体中的载流子受到横向磁场的影响，会产生一种电势差，称为霍尔电势。
这种现象被广泛应用于现代电子技术中。
在日常生产生活中，霍尔效应也有着广泛的应用。
以下是一些例子：
1. 磁流量计：磁流量计是一种利用霍尔效应测量磁场强度的装置。
在工业生产中，磁流量计可以用来测量流体或气体中的电导率变化，以控制流量。
2. 电动车控制器：电动车控制器中的霍尔传感器可以检测车轮的转速和方向，从而控制电机的输出电流和电压，使电动车行驶更加平稳和高效。
3. 磁力计：磁力计中使用霍尔传感器来测量磁场的强度和方向，可以用于检测电机的位置、速度和负载情况等。
4. 汽车电子系统：在汽车电子系统中，霍尔元件可以用来检测车速、转向、制动等信息，帮助实现精确的控制和调节。
5. 手机、平板电脑等电子产品：霍尔传感器可以用于手机、平板电脑等电子产品中，检测设备的方向、倾斜角度和距离等信息，从而实现更加智能化和方便的操作。
总之，霍尔效应在日常生产生活中有着广泛的应用，为各种设备和系统的控制、监测和调节提供了重要的技术支持。
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霍尔效应实验报告(共8篇)
篇一：霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vh?is，vh?im曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制（工作）电流is、励磁电流im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。
4、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。
5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
二．实验原理：1、霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，从本质上讲，霍尔效应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。
如右图（1）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（称为控制电流或工作电流），假设载流子为电子（n型半导体材料），它沿着与电流is相反的x负向运动。
由于洛伦兹力fl的作用，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fe的作用。
随着电荷积累量的增加，fe增大，当两力大小相等（方向相反）时，fl=-fe，则电子积累便达到动态平衡。
这时在a、b两端面之间建立的电场称为霍尔电场eh，相应的电势差称为霍尔电压vh。
设电子按均一速度向图示的x负方向运动，在磁场b作用下，所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量，为电子漂移平均速度，b为磁感应强度。
同时，电场作用于电子的力为 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度，vh为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，fl??fe ?vh/l （1）设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为 is?ne （2）由（1），（2）两式可得 vh?ehl?ib1isbrhs （3）nedd即霍尔电压vh（a、b间电压）与is、b的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数rh?1称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导ne率σ=neμ的关系，还可以得到：rh??/ （4）式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。
霍尔元件简介及应用
霍尔元件简介及应用霍尔元件之作用原理也就是霍尔效应，所谓霍耳效应如图1所示，系指将电流I 通至一物质，并对与电流成正角之方向施加磁场B 时，在电流与磁场两者之直角方向所产生的电位差V 之现象。
此电压是在下列情况下所产生的，有磁场B 时，由于弗莱铭(Fleming)左手定则，使洛仁子力(即可使流过物质中之电子或正孔向箭头符号所示之方向弯曲的力量：(Lorentz force)发生作用，而将电子或正孔挤向固定输出端子之一面时所产生。
电位差V 之大小通常决定于洛仁子力与藉所发生之电位差而将电子或正孔推回之力(亦即前者之力等于后者之力)，而且与电流I 乘以磁场B 之积成比例。
比例常数为决定于物质之霍耳常数除以物质在磁场方向之厚度所得之值。
图1 霍尔组件之原理在平板半导体介质中，电子移动（有电场）的方向，将因磁力的作用（有磁场），而改变电子行进的方向。
若电场与磁场互相垂直时，其传导的载子（电子或电洞），将集中于平板的上下两边，因而形成电位差存在的现象。
该电位差即霍尔电压（霍尔电压）在实际的霍尔组件中，一般使用物质中之电流载子为电子的N 型半导体材料。
将一定之输入施加至霍尔组件时之输出电压，利用上述之关系予以分析时，可以获致下列的结论：(1) 材料性质与霍尔系数乘以电子移动度之积之平方根成正比。
(2) 材料之形状与厚度之平方根之倒数成正比。
由于上述关系，实际的霍尔组件中，可将霍尔系数及电子移动度大的材料加工成薄的十字形予以制成。
图2系表示3～5 端子之霍尔组件的使用方法，在三端子霍尔元件之输出可以产生输入端子电压之大致一半与输出信号电压之和的电压，而在四端子及五端子霍尔组件中，在原理上虽然可以免除输入端子电压的影响，但实际上即使在无磁场时，也有起因于组件形状之不平衡等因素之不平衡电压存在。
(a)3脚组件(b)4脚组件(c)5脚组件图2 霍尔组件使用方法种类及接法构造：无铁心型铁心型测试用探针霍尔集成电路接法：三端子组件四端子组件五端子组件用途霍尔组件有下列三种用法：(A) 事先使一定电流流过霍尔组件，用以检出磁场或变换成磁场的其它物理量的方法。
华科大一下 物理实验报告 霍尔效应与应用设计
霍尔效应与应用设计【实验内容】1. 恒定磁场，保持I M 不变（可取I M =0.50A ），测绘V H －I S 曲线（I S 取0.50，1.00,1.50，……4.00mA ）表1 测绘S H I ~V 实验曲线数据记录表，A 500.0I M =)mA (I S)mV (V 1 )mV (V 2)mV (V 3 )mV (V 4)mV (4V V V V V 4321H -+-=S I ,B ++S I ,B +-S I ,B --S I ,B -+50.0 0.84 1.19 1.19 0.85 1.0175 00.1 1.68 2.38 2.37 1.69 2.03 50.12.513.55 3.54 2.53 3.0325 00.2 3.354.73 4.70 3.37 4.0375 50.2 4.185.90 5.89 4.21 5.045 00.3 5.02 7.08 7.05 5.056.05 50.35.858.268.225.907.0575通过回归法可计算出k1=2.01232. 恒定工作电流，保持I S 不变（取I S =3.00mA ），测绘V H －I M 曲线（I M 取0.100，0.200，……，0.500A ），表格设计参阅表1。
123456780.51.01.52.02.53.03.5 Vh(mV)Is(mA)测绘S H I ~V 实验曲线数据记录表，mA 00.3=S I)mA (M I )mV (V 1 )mV (||2V)mV (V 3 )mV (||4V)mV (4||||4321V V V V V H +++=S I ,B ++S I ,B +-S I ,B --S I ,B -+0.1000 2.23 0.19 0.22 2.20 1.21 0.2000 3.45 1.40 1.42 3.41 2.42 0.3000 4.65 2.61 2.62 4.61 3.6225 0.4000 5.85 3.80 3.84 5.82 4.8275 0.50007.075.025.057.036.0425通过回归法可计算出k2=12.07253.在零磁场下（即I M =0），测量V BC （即σV ）。
霍尔效应1
霍尔效应传感器的优点
霍尔效应传感器具有许多优点，它们结构牢固， 体积小，重量轻，无触点，寿命长，安装方便， 功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕 灰尘、油污、水气及盐雾等的污染或腐蚀，调试 方便等。同时，霍尔元件和永久磁体都能在很 宽 的温度范围（－４０”Ｃ～１５０℃）、很强的 振动冲击条件下工作，且磁场不受一般 介质的阻 隔，霍尔器件已可完全密封，能极大地免除灰尘 及污染的干扰，并能在各种不同情况下提供一致 的性能。另外因为它的变换器组件能够和相关的 信号处 理电路集成到同一片硅片上，体积小，成 本低，同时具有较好的抗电磁干扰性能。
ＨＡＬ８１５主要特点
霍尔效应传感器的发展方向
• • • １、新的霍尔元件结构。常规霍尔元件要求磁场垂直于霍尔元件，且在整个 霍尔元件 上是均匀磁场。而在其他情况，需要根据磁场分布情况，设计各种各样 相应的非平面 霍尔结构。其中，垂直式霍尔器件是一种最近新发展出来的霍尔元 件。这种垂直式霍 尔片具有低噪声、低失调和高稳定性的特点。 ２、微型化。瑞士最新研制的超小型三维霍尔传感器工作面不到３００ｘ３００／ｔ ｍ， 只有六个管脚。这种器件特别适合用于空间窄小的检测环境，例如电动机中的间 隙、磁力轴承以及其他如永磁体扫描等需接近测量表面的场合。 ３、高灵敏度。有资料显示，有一种高灵敏度霍尔传感器，它基于霍尔传感 器原理， 并且集成了磁通集中器。产品的主要创新就在于利用了成熟的微电子集 成工艺，制造 低成本的磁通集中器。其磁通集中器直接集成在己带有成千霍尔敏 感单元的硅片上， 再将硅片切割成单个的霍尔探针，最后封装成标准的集成电路 芯片。这种集成化的磁 通集中器的单元成本只占传感器成本的六分之一，传感器 的检测灵敏度却可提高五倍 以上。 ４、高集成度。国外霍尔传感器的发展方向就是采用ＣＭＯＳ技术的高度集成 化，同 样功能可以集成在非常小的芯片内，如信号预处理的最主要部分己在霍尔 器件上完成， 其中包括前置放大、失调补偿、温度补偿、电压恒定、并且可以在 芯片上集成许多附 加功能，如数据存储单元、定时器、Ａ／Ｄ转换器、总线接口等， 所有这些都采用Ｃ ＭＯＳ标准，它们开辟了霍尔器件新的应用领域。目前，铁磁层 的集成技术在磁传感 器领域开创了新的研究方向，许多研究人员致力于这方面的 研究，进行的各种课题包 括二维和三维霍尔传感器、磁断续器和磁通门等１２引。
【实验报告】霍尔效应实验报告
【实验报告】霍尔效应实验报告霍尔效应实验报告实验内容:1. 保持不变，使Im从0.50到4.50变化测量VH.可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。
在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B，+IVH=V1B，+VH=-V2B，IVH=V3+B，-IVH=-V4VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.5011.1712.734.5014.34画出线形拟合直线图：Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.11556 0.13364B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 0.00012.保持IS=4.5mA ,测量ImVh关系VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.060.4000.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.13389 0.13855B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 0.0001基本满足线性要求。
霍尔效应简介及其应用
霍尔效应简介及其应用
什幺是霍尔效应？
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
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。
霍尔效应的本质
固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。
正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。
平行电场和电流强度之比就是电阻率。
大量的研究揭示：参加材料导电过程的不仅有带负电的电子，还有带正电的空穴。
霍尔效应的应用。
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）其中e 为载流子（电子）电量， 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感应强度。
（a ） （b ）图(1) 样品示意图B vge F VTH-H 型霍尔效应实验组合仪（N型） 0 (Y)E （P型）0 (Y)E H H(X)、B（Z） Is <>无论载流子是正电荷还是负电荷，F g 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子収生便移，则在Y 方向即试样A 、A ´电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样A 、A ´两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E —霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A ´称为霍尔电极。
霍尔传感器应用
霍尔传感器的应用班级：电子131502班姓名：李泓学号:0213一、霍尔效应、霍尔元件、霍尔传感器（一）霍尔效应：如〔图1〕所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为。
图中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
（二）霍尔元件：根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
（三）霍尔传感器：由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。
霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如〔图2〕所示，是其中一种型号的外形图。
二、霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
（一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
（二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
三、霍尔传感器的特性（一）线性型霍尔传感器的特性：输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如〔图3〕所示，在B1～B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。
（二）开关型霍尔传感器的特性：如〔图4〕所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。
当外加的磁感应强度超过动作点Bop时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bop以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。
Bop与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。
大学物理实验课后思考题全解(1)
大学物理实验课后思考题全解实验一霍尔效应及其应用【预习思考题】1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。
霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。
2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。
3．本实验为什么要用3个换向开关？为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。
总之，一共需要3个换向开关。
【分析讨论题】1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。
要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B 和霍尔器件平面的夹角。
2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。
实验二声速的测量【预习思考题】1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。
在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。
若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。
霍尔效应的数据分析报告(3篇)
第1篇一、引言霍尔效应（Hall Effect）是一种在导电材料中，当电流和磁场同时存在时，垂直于电流方向和磁场方向的电势差产生的现象。
这一效应最早由美国物理学家爱德华·霍耳在1879年发现，因此得名。
霍尔效应在半导体材料的研究、磁场的测量、电流的检测等方面有着广泛的应用。
本报告旨在通过对霍尔效应实验数据的分析，探讨霍尔效应的基本规律和影响因素。
二、实验背景与目的1. 实验背景霍尔效应实验是研究半导体物理和磁电效应的重要实验之一。
通过霍尔效应实验，可以了解材料的电学性质、磁电性质以及半导体器件的原理。
2. 实验目的（1）验证霍尔效应的存在；（2）测量霍尔系数；（3）分析霍尔效应的影响因素；（4）探讨霍尔效应在实际应用中的意义。
三、实验原理与装置1. 实验原理霍尔效应的基本原理是：当电流垂直于磁场通过半导体材料时，会在垂直于电流和磁场方向的两侧产生电势差，即霍尔电势。
霍尔电势的大小与电流、磁感应强度以及半导体材料的霍尔系数有关。
2. 实验装置实验装置主要包括以下部分：（1）霍尔样品：采用N型或P型半导体材料，尺寸为1cm×1cm×0.1cm；（2）电流源：提供稳定的电流；（3）磁场发生器：产生均匀磁场；（4）电压表：测量霍尔电势；（5）数据采集系统：实时采集实验数据。
四、实验数据与分析1. 实验数据（1）不同电流下的霍尔电势：| 电流（A） | 霍尔电势（V） || :-------: | :----------: || 0.1 | 0.0012 || 0.2 | 0.0024 || 0.3 | 0.0036 || 0.4 | 0.0048 || 0.5 | 0.0060 |（2）不同磁场下的霍尔电势：| 磁感应强度（T） | 霍尔电势（V） || :--------------: | :----------: || 0.1 | 0.0012 || 0.2 | 0.0024 || 0.3 | 0.0036 || 0.4 | 0.0048 || 0.5 | 0.0060 |2. 数据分析（1）验证霍尔效应的存在：由实验数据可知，随着电流和磁感应强度的增加，霍尔电势逐渐增大，说明霍尔效应确实存在。
实验四-霍尔效应
实验四 霍尔效应一.实验目的1. 认识霍尔效应，理解产生霍尔效应的机理。
2. 测绘霍尔元件的H S V I -、H M V I -曲线，了解霍尔电势差H V 与霍尔元件工作电流S I 、磁感应强度B 及励磁电流M I 之间的关系。
3. 学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统。
二.实验原理1．霍尔效应法测量磁场原理一块长方形金属薄片或者半导体薄片，若在某方向上通入电流I S ,在其垂直方向上加一磁场B ，则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电位差V H ，这个现象称为霍尔效应。
V H 称为霍尔电压。
它们之间有如下关系：dBI R V S HH = 上式中，R H 称为霍尔系数，d 是薄片的厚度。
霍尔电压的产生可以用洛仑兹力来解释。
如图4-1所示，半导体块的厚度为d 、宽度为b ，各种物理量的方向如图上所示，则自由电子以平均速度v 沿x 轴负方向作定向运动，所受洛仑兹力为B ev F B ⨯=在此力的作用下自由电子向板的侧端面聚集，同时在另一个侧端面上出现同样的正电荷。
这样就形成了一个沿y 方向的横向电场，使自由电子同时也受到电场力F E 的作用，即：b eV eE F H E /==最后在平衡状态下，有：F B =F E ，即 evB=eV H /b ，化简得到：V H =vBb （1） 设块体内的载流子浓度n ，则电流I S 与载流子平均速v 的关系为：dbneI v S=（2） 将上式代入（1）得：nedBI V S H =或者B I K V S H H = （3）其中，K H 为霍尔元件的灵敏度。
单位是V/(A ·T)。
2、 霍尔电压的V H 测量方法(实验中的副效应)在产生霍尔效应的同时，也伴随着各种副效应，所以实验测量的V H 不是真实的霍尔电压值。
因为测量霍尔电压的电极A 和A ΄的位置难以做到在一个理想的等势面上，如图4-2所示：因此，当有电流流过样品时，即使不加磁场也会产生附加电压O S V I R =,其中R 为A 和A ΄的两个等势面之间的电阻，V O 的符号只与电流的方向有关，与磁场的方向无关。
霍尔电压及应用
霍尔电压及应用霍尔效应是指当电流经过垂直于磁场的导体时，产生的一种电势差现象。
这一现象是由美国物理学家霍尔于1879年发现的，因而得名。
霍尔效应的产生与洛伦兹力有关，当导体中有电子流通过时，电子将受到洛伦兹力的作用，这个力将分为两个方向，一个是垂直于电流方向的力，称为霍尔力，另一个则是沿着电流方向的力，称为欧姆力。
当导体中的电子受到霍尔力的作用时，它们就会聚集到导体的一侧，导致该侧产生电子过剩，而另一侧则电子减少，从而产生了一个电势差。
这个电势差被称为霍尔电压，它的大小与电流、磁感应强度、导体材料以及几何尺寸等因素有关。
霍尔电压的数学表达式为：VH = B·I·RH其中，VH表示霍尔电压，B表示磁感应强度，I表示电流，RH表示霍尔系数。
霍尔系数是一个与导体材料有关的常数，它可以用来描述导体对霍尔效应的响应程度。
霍尔电压的应用非常广泛。
首先，它被广泛应用于磁传感器中。
磁传感器可以通过测量霍尔电压的大小来确定磁场的强度和方向。
因为霍尔电压与磁感应强度成正比，所以可以利用磁传感器来测量磁场的大小。
在实际应用中，我们可以利用磁传感器来制作指南针、磁力计、地磁传感器等设备。
其次，霍尔电压还被应用于电流传感器中。
电流传感器可以通过测量电流引起的霍尔电压来确定电流的大小。
这种传感器常用于电力系统中，用于测量负载电流、电机电流等。
此外，霍尔电压还可以用于测量导电液体中的流速。
如果将导电液体注入到一个具有霍尔元件的管道中，当电流通过液体时，由于液体的流动会引起霍尔电压的改变，通过测量这种电压的变化，可以确定液体的流速。
除了上述应用之外，霍尔电压还可以用于制作霍尔开关、霍尔电机等设备。
霍尔开关是一种利用霍尔电压来控制电路开关的装置，它可以用于汽车制动灯、手机翻盖等设备中。
而霍尔电机则是一种利用霍尔电压来控制电机运转的装置，它可以用于电动汽车、电动自行车等领域。
综上所述，霍尔电压是一种由电流经过导体时，垂直磁场产生的电势差。
实验_一___霍尔效应及其应用(何惠梅)
霍尔效应及其应用霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著、结构简单、形小体轻、无触点、频带宽、动态特性好、寿命长，因而被广泛应用于自动化技术、检测技术、传感器技术及信息处理等方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
霍尔效应也是研究半导体性能的基本方法，通过霍尔效应实验所测定的霍尔系数，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。
【实验目的】(1) 了解霍尔效应产生的机理及霍尔元件有关参数的含义和作用。
(2) 学习利用霍尔效应研究半导体材料性能的方法及消除副效应影响的方法。
(3) 学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。
(4) 学习用最小二乘法和作图法处理数据。
【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。
这个现象叫做霍尔效应。
如图1.1所示，把一块半导体薄片放在垂直于它的磁感应强度为B 的磁场中（B 的方向沿Z 轴方向），若沿X 方向通以电流S I 时，薄片内定向移动的载流子受到的洛伦兹力B F 为：quB F B = ，其中q ,u 分别是载流子的电量和移动速度。
霍尔效应及应用(1)
10
操作指南
• 实验装 置• 操作要点
11
霍尔件实元 验装置
KH值
励磁线 圈
工作电 路
测量电 路
励磁电 路
12
操作要点
1. 按装置连接电路，然后对Is, I m调零，此时UH应显 示为零；
2. 测量UH ～Is关系（保持Im＝0.6A）; 3. 测量UH ～Im关系（保持Is＝3.00mA）; 4. ，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
消除附加电压
为了减小附加效应对测量霍耳电压UH的影响， 我们采用对称测量法，即将I和B正反两个方向 组合出四种情况： U1(+I, +B) 、U2(+I ,-B)、 U3(-I ,-B) 和U4(-I ,B) 霍尔电压的测量结果为：
7
霍尔元件中的附加效应
2.温差电效应引起的附加电压UE （厄廷好森效应） 3.热磁效应直接引起的附加电压UN （能斯特效应） 4. 热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪－
勒杜克效应 ）
8
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
度d的关系：
VH
RH
IB d
式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电
量q的关系：
RH
1 nq
若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则 U H K H IB 6
霍尔元件中的附加效应
在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应 的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电 压叠加的结果。
霍尔效应资料(1)
✓ 将开关K1指向位置1，调节V电源输出电压，使数字电压 表显示的“Vout” 和“V-”间的电压为，此时集成霍尔元 件达到标准化工作状态，即流过霍尔元件的电流为标准工 作电流。
三. 对传感器输出的电位差进行补偿
K2仍断开，保持V+和V-电压不变，把开关K1指向2，调节 的外接补偿电压，使数字电压表在mV档的示值为0，即用 一个外接电位差对传感器输出的电位差进行补偿，以便可 直接读出V’ .
实验内容1：霍尔电势差与磁感应强度B的关系
方法：霍尔元件位置固定(置于螺线管的中央)，改 变励磁电流.
➢霍尔元件置于螺线管中央，改变励磁电流IM (0500mA) ，测量V’-IM 关系(测10组数据). IM为螺线管通电电流
V '
➢绘制V’-IM关系曲线，计算斜率 .I M
实验内容2：螺线管轴线磁场分布的测 量
集成霍耳元件
外接补偿电
位置读数
V_
3 2
V+
1
VOUT
Vout和V- :输 出霍尔电压
压
注意：V+、V-不能接反，否则将损坏元件.
实验内容：仪器调节 调节外接补偿电 调节霍尔元
压
显示励磁电流大小 FD-ICH-II 新型螺线管磁场测定仪—电 源
件工作电流
数字电流表 mA
V
数字电压表
量程 切换
mV
• 详见下页图示.
实验内容：仪器调节
为螺线管提供励磁电 流(流过螺线管的电 流)，产生磁场.
FD-ICH-II 新型螺线管磁场测定仪—电 源
数字电流表 mA
ON
+
-
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得分
教师签名
批改日期
深圳大学实验报告
课程名称：大学物理实验（2）
实验名称：霍尔效应及其应用
学院：
专业：班级：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点
实验时间：年月日星期
实验报告提交时间：
一、实验目的：
二、实验原理：
三、实验仪器：
四、实验内容和步骤：.
五、数据记录：
组号：
１、测量试样的VH—IS和VH—IＭ曲线，确定样品的霍尔系数
七、实验结论与讨论：
八、思考题：
1、如果磁感应强度B不垂直于霍尔片，对测量结果有何影响？如何由实验判断B与霍尔片
是否垂直？
2、霍尔效应有哪些应用？试举一例，并简单阐述其原理。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
预习
（20分）
操作及记录
（40分）
数据处理
（20分）
结果分析（10分）
思考题
（10分）
报告整体
印象
总分
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
13.0
-13
14.00
13.5
-13.5
14.00
14.0
-14
２、测量螺线管轴线上磁场分布
霍尔片工作电流IS=mA ,励磁电流IM=A,
霍尔元件灵敏度KH=mv/mA.KGS
六、数据处理：
1、绘制试样的VH-IS曲线、VH-IM曲线。
2、绘制螺线管的中心轴线上的磁场分布曲线。
3、求出霍尔片的霍尔系数。
（1）保持励磁电流IM（IM=0.500A）不变,将实验仪双刀开关倒向“VH”，测试仪功能选择置于“VH”，测绘VH—IS曲线．
IS/mA
V1/mV
V2/mV
V3/mV
V4/mV
+B,+Is
-B,+Is
-B,-Is
+B,-Is1.00 Nhomakorabea1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
（2）、保持霍尔片工作电流IS的值不变（IS=3.00mA），测绘曲线VH—IＭ
IM/A
V1/mV
V2/mV
V3/mV
V4/mV
+B,+Is
-B,+Is
-B,-Is
+B,-Is
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.00
励磁线圈参数K=KGS.A-1
霍尔片厚度d=mm
X1/cm
X2/cm
X/cm
V1/mV
V2/mV
V3/mV
V4/mV
VH/mV
B/KGS
+B,+Is