实验报告--霍尔效应原理及其应用
霍尔效应实验报告.doc
霍尔效应实验报告篇一：霍尔效应实验报告篇二：霍尔效应的应用实验报告一、名称：霍尔效应的应用二、目的：1．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VH—Is，VH—IM曲线，了解霍尔电势差VH与霍尔元件工作电流Is，磁场应强度B及励磁电流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．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
三、器材：1、实验仪：（1）电磁铁。
（2）样品和样品架。
（3）Is和IM 换向开关及VH 、Vó切换开关。
2、测试仪：（1）两组恒流源。
（2）直流数字电压表。
四、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EH。
如图15-1所示的半导体试样，若在X方向通以电流IS ，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A-A/ 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。
电场的指向取决于试样的导电类型。
对图所示的N型试样，霍尔电场逆Y方向，（b）的P型试样则沿Y方向。
即有EH0EH0显然，霍尔电场EH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eEH与洛仑兹力eB相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故eEH?eB （1）其中EH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?nebd（2）由（1）、（2）两式可得：VH1ne?EHb?1ISBned?RHISBd即霍尔电压VH（A 、A／电极之间的电压）与ISB乘积成正比与试样厚度d成反比。
比例系数RH?称为只要测出VH （伏）以及知道IS（安）、B（高斯）和d （厘米）可按下式计算RH（厘米3／库仑）：RH＝VHdISB?108（4）上式中的108是由于磁感应强度B用电磁单位（高斯）而其它各量均采用CGS实用单位而引入。
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应测量磁场的方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪器。
二、实验原理霍尔效应是指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，这种现象称为霍尔效应。
设导体的厚度为 d，宽度为 b，通过的电流为 I，磁场强度为 B，电子的电荷量为 e，电子的平均定向移动速度为 v。
则在磁场的作用下，电子受到洛伦兹力的作用，其大小为 F ＝ evB。
电子会在导体的一侧积累，从而在导体的两侧产生电势差，这个电势差称为霍尔电压 UH。
当达到稳定状态时，电子受到的电场力与洛伦兹力相等，即 eEH ＝ evB，其中 EH 为霍尔电场强度。
霍尔电场强度 EH ＝ UH ／ b，所以 UH ＝ EHb ＝ vBb。
又因为 I ＝ nevbd（n 为单位体积内的自由电子数），所以 v ＝ I ／（nebd)。
将 v 代入 UH 的表达式中，可得 UH ＝ IB ／（ned)，霍尔系数 RH ＝ 1 ／（ned)，则 UH ＝ RHIB ／ d 。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、双刀双掷开关、直流电源、毫安表、伏特表等。
四、实验步骤1、连接电路将霍尔效应实验仪的各部分按照电路图连接好，确保连接正确无误。
2、调节磁场打开特斯拉计，调节磁场强度，使其达到所需的值。
3、测量霍尔电压接通电源，让电流通过霍尔元件。
分别测量不同电流和磁场强度下的霍尔电压，并记录数据。
4、改变电流方向和磁场方向重复测量步骤 3，以消除副效应的影响。
5、数据处理根据测量的数据，计算出霍尔系数和载流子浓度。
五、实验数据记录与处理｜磁场强度 B（T）｜电流 I（mA）｜霍尔电压 UH（mV）｜｜｜｜｜｜ 01 ｜ 10 ｜ 25 ｜｜ 01 ｜ 20 ｜ 50 ｜｜ 02 ｜ 10 ｜ 50 ｜｜ 02 ｜ 20 ｜ 100 ｜根据实验数据，计算霍尔系数 RH 和载流子浓度 n。
霍尔效应预习实验报告
霍尔效应预习实验报告实验报告：霍尔效应预习实验一、实验目的：通过预习实验了解霍尔效应的原理和应用，并掌握相关实验的操作方法。
二、实验仪器：霍尔效应实验仪、直流电源、电压表、电流表、磁铁等三、实验原理和步骤：1. 霍尔效应原理：霍尔效应是指当电流通过置于磁场中的导体时，会在导体两侧产生一电势差，这个现象就是霍尔效应。
霍尔效应可以用下式描述：UH = RHI * I * B其中，UH为霍尔电压（Hall Voltage），RHI为霍尔系数（Hall coefficient），I为电流强度，B为磁感应强度。
2. 实验步骤：（1）将霍尔效应实验仪放置在水平台上，调整水平度。
（2）将电流表和电压表连接到实验仪上，并校准。
（3）连接实验仪的电源和磁铁，调整磁铁的位置使其磁场垂直于导线。
（4）调节电源的电压，使电路中的电流保持一定大小。
（5）测量霍尔电压和磁感应强度的关系，并记录数据。
四、实验结果与分析：在实验过程中，我们记录了电流、磁感应强度和霍尔电压的数据，并进行了分析。
根据霍尔效应原理，我们可以得出以下结论：1. 霍尔电压与电流成正比：根据霍尔效应的数学表达式可得知，霍尔电压与电流强度成正比关系，即电流越大，霍尔电压也越大。
2. 霍尔电压与磁感应强度成正比：根据霍尔效应的数学表达式可得知，霍尔电压与磁感应强度成正比关系，即磁感应强度越大，霍尔电压也越大。
3. 霍尔系数的测量：通过测量电流、磁感应强度和霍尔电压的关系，可以计算出霍尔系数，从而了解导体材料的性质。
五、实验总结：通过本次预习实验，我们初步了解了霍尔效应的原理和应用，并掌握了相关实验的操作方法。
我们通过测量霍尔电压与电流、磁感应强度的关系，可以计算出导体的霍尔系数，从而了解导体的性质。
霍尔效应在电子学领域有着广泛的应用，例如用于磁传感器、速度传感器等。
在实验中，我们注意到实验仪器的校准和操作方法对实验结果的准确性有着重要影响，因此在进行实际实验前需要做好充分的准备工作。
大学物理实验报告霍尔效应
大学物理实验报告霍尔效应一、实验名称：霍尔效应原理及其应用二、实验目的：1、了解霍尔效应产生原理；2、测量霍尔元件的、曲线，了解霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流间的关系；3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度及分布；4、学习用对称交换测量法(异号法)消除负效应产生的系统误差。
三、仪器用具：YX-04 型霍尔效应实验仪(仪器资产编号)四、实验原理：1、霍尔效应现象及物理解释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于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。
对于图1 所示。
半导体样品，若在x 方向通以电流，在z 方向加磁场，则在y 方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场，电场的指向取决于样品的导电类型。
显然，当载流子所受的横向电场力时电荷不断聚积，电场不断加强，直到样品两侧电荷的积累就达到平衡，即样品A、A′间形成了稳定的电势差(霍尔电压)。
设为霍尔电场，是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为，厚度为，载流子浓度为，则有：(1-1) 因为，，又根据，则(1-2)其中称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
只要测出、以及知道和，可按下式计算：(1-3)(1-4)为霍尔元件灵敏度。
根据RH 可进一步确定以下参数。
(1)由的符号(霍尔电压的正负)判断样品的导电类型。
判别的方法是按图1 所示的和的方向(即测量中的+，+)，若测得的 <0(即A′的电位低于A 的电位)，则样品属N 型，反之为P 型。
(2)由求载流子浓度，即。
应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。
严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入的修正因子(可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》)。
(3)结合电导率的测量，求载流子的迁移率。
霍尔效应及其应用实验原理
霍尔效应及其应用实验原理霍尔效应是一种利用材料内部自由电子的磁场运动所引起的电压现象，也是一种用来测量磁场强度和磁场方向的技术。
该效应可以在所有导体材料中观察到，尤其是在半导体材料中表现出更为复杂的特性。
霍尔效应的实验原理是：当一个导体材料处于垂直于磁场方向的磁场中，自由电子的运动受到磁场的力作用而偏向一侧，形成电荷分离，从而产生电势差，这个电势差称为霍尔电势差。
霍尔电势差与磁场的大小和电流的方向有关。
一般来说，当电流方向与磁场垂直时，霍尔电势差达到最大值；当电流方向与磁场平行时，霍尔电势差为零。
霍尔效应在实际应用中有着广泛的用途，包括测量磁场强度和方向、测量导体材料内部自由电子浓度、测量射线辐照量等。
在半导体材料中，霍尔效应可以用来测量载流子类型、载流子浓度以及半导体的类型等。
在实验中，霍尔效应的应用可以通过霍尔元件进行。
霍尔元件通常是一个纯半导体片，在片的交叉口处引入掺杂杂质，使其形成p型和n型结构，从而形成一个p-n结。
当通过霍尔元件的电流和磁场垂直时，就可以观察到霍尔电势差的产生。
具体实验步骤如下：1.准备霍尔元件。
将霍尔元件插入电路板的插孔中，连接元件的负载电阻。
2.设置磁场。
将磁铁放在电路板上方并打开电源，调整磁铁的位置和方向，使磁场垂直于霍尔元件。
3.测量电压。
开启电源，调节电流大小，记录不同电流下霍尔电压的大小和方向。
4.绘制图表。
将电流和霍尔电压数据绘制成图表，根据图表分析霍尔电势差与电流和磁场的关系。
霍尔效应具有广泛的应用前景，特别是在微电子工业中，可以用来测量半导体性能和器件参数，从而提高半导体器件制造的精度和可靠性。
霍尔效应及其应用实验报告
课程名称：大学物理实验（二）实验名称：霍尔效应及其应用
图3.3 霍尔器件输出特性测量仪器实物图
仪器操作注意事项
1、测试仪开关机前将I S和I M旋钮逆时针转到底，防止输出电流过大；
2、I S和I M接线不可颠倒，以防烧坏霍尔片；
3、式样应置于螺旋线圈/铁芯气隙内磁场均匀处（即尽量处于中心）。
4、电压表调零
，测试仪功能选择置于“V H”，然后调节I M=0.5A,d=0.5mm
K，单位为千高斯/安(KGs/A)
表5.1 V H—I S曲线图
表5.2测绘曲线V H—I M数据记录表
/mV V2/mV V3/mV V4/mV V
Is-B，+Is-B，-Is+B，-Is
-4.52 4.53-4.80
-6.07 6.11-6.36
-7.637.64-7.92
-9.199.20-9.47
-10.7510.76-11.03
-12.3112.32-12.60
图5.2V H—I M曲线图
测量螺线管轴线上磁场分布
图5.3螺线管轴线上磁场分布
I S曲线的数据处理如下
=0.500A，K=3.94(KGS/A)
V H1=V1−V2+V3−V4
4=2.64−(−2.54)+2.55−(−2.63)
4
=2.59(mV)
5.1；
B=KI M=0.394×0.5=0.197(T)。
霍尔效应实验仪原理及其应用
一、实验名称： 霍尔效应原理及其应用二、实验目的：1、了解霍尔效应产生原理；2、测量霍尔元件的H s V I -、H m V I -曲线，了解霍尔电压H V 与霍尔元件工作电流s I 、直螺线管的励磁电流mI 间的关系；3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度B 及分布；4、学习用对称交换测量法（异号法）消除负效应产生的系统误差。
三、仪器用具：YX-04型霍尔效应实验仪（仪器资产编号） 四、实验原理：1、霍尔效应现象及物理解释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B f 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于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。
对于图１所示。
半导体样品，若在ｘ方向通以电流s I ，在ｚ方向加磁场B ，则在ｙ方向即样品Ａ、Ａ′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场H E ，电场的指向取决于样品的导电类型。
显然，当载流子所受的横向电场力E B f f <时电荷不断聚积，电场不断加强，直到E B f f =样品两侧电荷的积累就达到平衡，即样品Ａ、Ａ′间形成了稳定的电势差（霍尔电压）H V 。
设H E 为霍尔电场，v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则有：s I nevbd= （1－1）因为E H f eE =，B f evB =，又根据E B f f =，则1s s H H H I BI B V E b R ne d d =⋅=⋅= （1－2）其中1/()H R ne =称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
只要测出H V 、B以及知道s I 和d ，可按下式计算3(/)H R m c ：H H s V dR I B =（1－3）B I U K S H H /= （1—4）H K 为霍尔元件灵敏度。
霍尔效应原理及其应用实验报告
霍尔效应原理及其应用实验报告霍尔效应是指当导体中有电流通过时，如果在导体中垂直于电流方向施加一个磁场，就会在导体的横向两侧产生电势差。
这一现象被称为霍尔效应，它是由美国物理学家爱德温·霍尔于1879年发现的。
霍尔效应在电子学和磁学领域有着重要的应用，本实验旨在通过具体的实验操作，深入理解霍尔效应的原理及其在实际中的应用。
一、实验原理。
1. 霍尔效应原理。
当导体中有电流通过时，如果在导体中垂直于电流方向施加一个磁场，就会在导体的横向两侧产生电势差。
这一现象被称为霍尔效应。
霍尔效应的原理是基于洛伦兹力的作用。
当导体中有电流通过时，电子会受到磁场力的作用，从而产生横向的电势差。
2. 实验装置。
本实验采用的装置主要包括霍尔元件、直流电源、磁铁、示波器等。
霍尔元件是本实验的核心部件，它能够测量出在导体中产生的霍尔电压。
直流电源用来提供电流，磁铁用来产生磁场，示波器用来测量霍尔电压的大小。
二、实验步骤。
1. 将直流电源连接到霍尔元件的两端，调节直流电源的电流大小。
2. 将磁铁放置在霍尔元件的两侧，调节磁铁的位置和磁场强度。
3. 使用示波器来测量霍尔电压的大小，并记录下实验数据。
4. 根据实验数据，分析霍尔电压与电流、磁场强度之间的关系。
三、实验结果与分析。
通过实验数据的记录和分析，我们可以得出霍尔电压与电流、磁场强度之间的定量关系。
具体来说，霍尔电压与电流成正比，与磁场强度成正比。
这一定量关系可以用数学模型来描述，从而为霍尔效应的应用提供了理论基础。
四、应用实验。
1. 霍尔传感器。
霍尔传感器是利用霍尔效应原理制作的一种传感器，它可以测量磁场的强度。
在汽车、电子设备等领域有着广泛的应用，如测量车速、转速等。
2. 霍尔电流计。
霍尔效应还可以用来测量电流的大小。
通过将导体放置在磁场中，利用霍尔效应测量出导体中产生的霍尔电压，从而可以计算出电流的大小。
五、实验总结。
通过本实验，我们深入理解了霍尔效应的原理及其在实际中的应用。
实验报告--霍尔效应原理及其应用.doc
成都信息工程学院物理实验报告姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期： 2006-09-03一段 实验教室： 5206 指导教师：一、实验名称： 霍尔效应原理及其应用二、实验目的：1、了解霍尔效应产生原理；2、测量霍尔元件的H s V I -、H m V I -曲线，了解霍尔电压H V 与霍尔元件工作电流s I 、直螺线管的励磁电流mI 间的关系；3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度B 及分布；4、学习用对称交换测量法（异号法）消除负效应产生的系统误差。
三、仪器用具：YX-04型霍尔效应实验仪（仪器资产编号） 四、实验原理：1、霍尔效应现象及物理解释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B f 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于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。
对于图１所示。
半导体样品，若在ｘ方向通以电流s I ，在ｚ方向加磁场B ，则在ｙ方向即样品Ａ、Ａ′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场H E ，电场的指向取决于样品的导电类型。
显然，当载流子所受的横向电场力E B f f <时电荷不断聚积，电场不断加强，直到E B f f =样品两侧电荷的积累就达到平衡，即样品Ａ、Ａ′间形成了稳定的电势差（霍尔电压）H V 。
设H E 为霍尔电场，v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则有：s I nevbd= （1－1）因为E H f eE =，B f evB =，又根据E B f f =，则1s s H H H I BI B V E b R ne d d =⋅=⋅= （1－2）其中1/()H R ne =称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
只要测出H V 、B以及知道s I 和d ，可按下式计算3(/)H R m c ：H H s V dR I B =（1－3）B I U K S H H /= （1—4）H K 为霍尔元件灵敏度。
霍尔效应的应用实验报告
一、目的：1．霍尔效应原理及霍尔元件相关参数的含义和作用2．测绘霍尔元件的V H—Is ，V H— I M曲线，认识霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流 Is ，磁场应强度 B 及励磁电流 IM 之间的关系。
3．学习利用霍尔效应丈量磁感觉强度 B 及磁场散布。
4．学惯用“对称互换丈量法”除去负效应产生的系统偏差。
二、器械：1、实验仪：（1）电磁铁。
（2）样品和样品架。
（3） Is 和 I M换向开关及 V H、 Vó切换开关。
2、测试仪：（1）两组恒流源。
（2）直流数字电压表。
三、原理：霍尔效应从实质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而惹起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被拘束在固体资猜中，这类偏转就致使在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积聚，进而形成附带的横向电场，即霍尔电场 E H。
如图 15-1 所示的半导体试样，若在 X 方向通以电流I S，在 Z 方向加磁场 B ，则在 Y 方向即试样 A-A /电极双侧就开始齐集异号电荷而产生相应的附带电场。
电场的指向取决于试样的导电种类。
对图所示的N 型试样，霍尔电场逆 Y 方向，（b）的 P 型试样则沿 Y 方向。
即有E H (Y)0(N型)E H (Y)0型(P )明显，霍尔电场 E H是阻挡载流子持续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力 eE H与洛仑兹力evB相等，样品双侧电荷的累积就达到动向均衡，故eE H evB（1）此中 E H为霍尔电场，v是载流子在电流方向上的均匀漂移速度。
设试样的宽为 b，厚度为 d，载流子浓度为 n ，则I S nevbd（ 2）由（1）、（2）两式可得：V H E H b 1 I S B I S B(3)neR Hd d即霍尔电压 V H（A、A／电极之间的电压）与I S B 乘积成正比与试样厚度 d 成反比。
比率系数 R H 1称为霍尔系数，它是反应资料霍尔效应强弱的重要参数。
ne只需测出 V H（伏）以及知道 I S（安）、B（高斯）和d（厘米）可按下式计算R H3V H d8（4）（厘米／库仑）：R ＝10HI S B上式中的 10 8是因为磁感觉强度 B 用电磁单位（高斯）而其余各量均采纳 CGS适用单位而引入。
霍尔夫定律实验报告
一、实验目的1. 了解霍尔效应的基本原理及其在物理和工程领域的应用。
2. 通过实验验证霍尔效应，测量霍尔元件的霍尔电压与电流的关系。
3. 掌握霍尔效应在磁场测量中的应用。
二、实验原理霍尔效应是指当电流通过半导体材料时，在垂直于电流和磁场方向上会产生电势差的现象。
这种现象是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用，导致电荷在材料中偏转，从而在材料两侧形成电势差。
霍尔效应的数学表达式为：\[ V_H = B \cdot I \cdot t \cdot n \cdot e \]其中：- \( V_H \) 为霍尔电压- \( B \) 为磁感应强度- \( I \) 为电流- \( t \) 为半导体材料的厚度- \( n \) 为载流子浓度- \( e \) 为载流子电荷量三、实验仪器与材料1. 霍尔效应实验装置2. 直流电源3. 电流表4. 数字电压表5. 霍尔元件6. 磁场发生器7. 导线四、实验步骤1. 将霍尔元件放置在磁场发生器产生的磁场中，确保磁场方向垂直于电流方向。
2. 将霍尔元件的A、B、C三个电极分别连接到电流表、直流电源和数字电压表。
3. 调节直流电源的输出电压，使霍尔元件中的电流为预定值。
4. 记录霍尔电压表的读数。
5. 改变磁场强度，重复步骤3和4，记录不同磁场强度下的霍尔电压。
6. 绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
五、实验结果与分析根据实验数据，绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
曲线应呈线性关系，斜率即为霍尔系数。
六、讨论1. 实验结果表明，霍尔效应在磁场测量中具有实际应用价值。
2. 霍尔效应的霍尔电压与磁场强度呈线性关系，可以用于精确测量磁场强度。
3. 在实验过程中，可能存在一些误差，如霍尔元件的电阻、温度等因素的影响。
七、结论通过本次实验，我们成功验证了霍尔效应，并掌握了霍尔效应在磁场测量中的应用。
实验结果表明，霍尔效应可以用于精确测量磁场强度，具有广泛的应用前景。
八、实验改进建议1. 使用更精确的电流表和电压表，以提高实验数据的准确性。
大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】
大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】霍尔效应是1879 年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。
阐述了霍尔效应的原理，霍尔元件的特点和分类以及在各个领域中的应用。
霍尔效应霍尔元件应用一、霍尔效应原理霍尔效应是1879 年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。
霍尔效应是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于电流和磁场方向的试样的两个端面上出现等量异号电荷而产生横向电势差UH的现象。
电势差UH称为霍尔电压，EH称为霍尔电场强度。
此时的载流子既受到洛伦兹力作用又受到与洛伦兹力方向相反的霍尔电场力作用，当载流子所受的洛伦兹力与霍尔电场力相等时，霍尔电压保持相对稳定。
二、霍尔元件的特点和分类1.霍尔元件的特点。
霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，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、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，调试方便等。
霍尔元件和永久磁体都能在很宽的温度范围（-40 C〜1 50 C）、很强的振动冲击条件下工作，且磁场不受一般介质的阻隔。
另外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，且具有较好的抗电磁干扰性能。
2.霍尔元件的分类。
按照霍尔元件的结构可分为：一维霍尔元件、二维霍尔元件和三维霍尔元件。
一维霍尔元件又被称为单轴霍尔元件，它的主要参数是灵敏度、工作温度和频率响应。
运用此类器件时，就可将与适当的小磁钢一起运动的物体的位置、位移、速度、角度等信息以电信号的形式传感出来，达到了自动测量与控制的目的。
二维霍尔元件的结构是二维平面，也被称为平面霍尔元件；三维霍尔元件通常被称为非平面霍尔元件。
霍尔元件按功能可分为：线形元件、开关、锁存器和专用传感器。
三、霍尔效应的应用人们在利用霍尔效应原理开发的各种霍尔元件已广泛应用于精密测磁、自动化控制、通信、计算机、航天航空等工业部门及国防领域。
【实验报告】霍尔效应实验报告
【实验报告】霍尔效应实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪器，测量霍尔电压和电流等相关物理量。
二、实验原理霍尔效应是指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，这一现象就是霍尔效应。
假设在一块矩形半导体薄片（通常为 N 型半导体）上沿 X 方向通以电流 I，在 Z 方向加上磁场 B，那么在 Y 方向上就会产生电势差 UH，这个电势差称为霍尔电压。
霍尔电压 UH 的大小与电流 I、磁感应强度 B 以及半导体薄片的厚度 d 等因素有关，其关系式为：UH ＝ KHIB/d ，其中 KH 称为霍尔系数。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪：包括霍尔元件、励磁线圈、测量电路等。
2、直流电源：提供稳定的电流和电压输出。
3、数字电压表：用于测量霍尔电压和励磁电流等。
四、实验步骤1、连接实验仪器将霍尔元件安装在实验仪的相应位置，并连接好测量电路。
接通直流电源，确保电源输出稳定。
2、测量霍尔电压调节励磁电流 IM，使其达到一定的值。
改变工作电流 IS 的大小和方向，分别测量相应的霍尔电压 UH 。
3、测量励磁电流与磁感应强度的关系保持工作电流 IS 不变，逐步增大励磁电流 IM ，测量不同 IM 对应的霍尔电压 UH 。
4、数据记录与处理将测量得到的数据记录在表格中。
根据实验数据，绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。
五、实验数据及处理以下是实验中测量得到的数据记录表格：｜工作电流 IS（mA）｜霍尔电压 UH（mV）（＋IS）｜霍尔电压 UH（mV）（IS）｜平均霍尔电压 UH（mV）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 100 ｜ 256 ｜－258 ｜ 257 ｜｜ 200 ｜ 512 ｜－510 ｜ 511 ｜｜ 300 ｜ 768 ｜－770 ｜ 769 ｜｜ 400 ｜ 1024 ｜－1026 ｜ 1025 ｜｜励磁电流 IM（A）｜霍尔电压 UH（mV）｜｜：：｜：：｜｜ 020 ｜ 128 ｜｜ 040 ｜ 256 ｜｜ 060 ｜ 384 ｜｜ 080 ｜ 512 ｜根据上述数据，绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。
霍尔效应原理及其应用实验报告
霍尔效应原理及其应用实验报告一、引言。
霍尔效应是指当导体中有电流通过时，在垂直于电流方向上会产生电压差的现象。
这一效应的发现和应用，对于电子学领域有着重要的意义。
本实验旨在通过实验验证霍尔效应的存在，并探究其原理及应用。
二、实验原理。
霍尔效应的实验装置由霍尔元件、电源、电流表、电压表和磁铁等组成。
当电流通过导体时，垂直于电流方向的磁场会使得导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用，从而在导体的一侧产生电子聚集，而在另一侧产生电子空穴。
这就导致了在垂直于电流方向上产生电压差的现象，即霍尔电压。
霍尔电压的大小与电流强度、磁感应强度以及导体材料的性质有关。
三、实验步骤。
1. 将霍尔元件固定在实验台上，并连接好电源、电流表和电压表。
2. 调节电源使得电流通过霍尔元件，同时在霍尔元件周围放置磁铁，使得磁感应强度在一定范围内变化。
3. 测量不同电流强度下，霍尔元件产生的电压差，并记录实验数据。
4. 改变磁感应强度，重复步骤3的实验，并记录数据。
5. 根据实验数据，分析霍尔电压与电流强度、磁感应强度之间的关系。
四、实验结果与分析。
实验数据表明，当电流通过霍尔元件时，随着电流强度的增加，霍尔电压也随之增加。
而在相同电流强度下，随着磁感应强度的增加，霍尔电压也随之增加。
这与霍尔效应的原理相符合。
通过对实验数据的分析，可以得出霍尔电压与电流强度、磁感应强度之间的关系式。
五、应用实验。
霍尔效应在实际中有着广泛的应用，例如霍尔传感器可以用于测量电流、磁场、速度等物理量，同时也可以用于制作霍尔开关、霍尔电流表等电子元器件。
本实验还可以通过改变导体材料、磁铁形状等条件，探究霍尔效应在不同条件下的变化规律，从而拓展其应用领域。
六、结论。
通过本实验，验证了霍尔效应的存在，并探究了其原理及应用。
实验结果表明，霍尔电压与电流强度、磁感应强度之间存在一定的关系。
霍尔效应在电子学领域有着重要的应用价值，对于提高电子元器件的性能和精度有着重要的意义。
霍尔效应试验报告
物理实验报告一、实验名称：霍尔效应原理及其应用二、实验目的：1、了解霍尔效应产生原理；2、测量霍尔元件的、曲线，了解霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流间的关系；3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度及分布；4、学习用对称交换测量法（异号法）消除负效应产生的系统误差。
三、仪器用具：YX-04型霍尔效应实验仪（仪器资产编号）四、实验原理：1、霍尔效应现象及物理解释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于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。
对于图1所示。
半导体样品，若在x方向通以电流，在z方向加磁场，则在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场，电场的指向取决于样品的导电类型。
显然，当载流子所受的横向电场力时电荷不断聚积，电场不断加强，直到样品两侧电荷的积累就达到平衡，即样品A、A′间形成了稳定的电势差（霍尔电压）。
设为霍尔电场，是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为，厚度为，载流子浓度为，则有：（1－1）因为，，又根据，则（1－2）其中称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
只要测出、以及知道和，可按下式计算：（1－3）（1—4）为霍尔元件灵敏度。
根据RH可进一步确定以下参数。
（1）由的符号（霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。
判别的方法是按图1所示的和的方向（即测量中的＋，＋），若测得的＜0（即A′的电位低于A的电位），则样品属N型，反之为P型。
（2）由求载流子浓度，即。
应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。
严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》）。
（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以及迁移率之间有如下关系：（1－5）2、霍尔效应中的副效应及其消除方法上述推导是从理想情况出发的，实际情况要复杂得多。
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实验报告--霍尔效应原理及其应用成都信息工程学院物理实验报告姓名：专业：班级：学号：实验日期：2006-09-03一段实验教室： 5206 指导教师：一、实验名称：霍尔效应原理及其应用二、实验目的：1、了解霍尔效应产生原理；2、测量霍尔元件的H s-曲线，了解霍尔V IV I-、H m电压H V与霍尔元件工作电流s I、直螺线管的励磁电流m I间的关系；3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度B及分布；4、学习用对称交换测量法（异号法）消除负效应产生的系统误差。
- 2 -三、仪器用具：YX-04型霍尔效应实验仪（仪器资产编号）四、实验原理：1、霍尔效应现象及物理解释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B f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于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。
对于图１所示。
半导体样品，若在ｘ方向通以电流s I，在ｚ方向加磁场B u r，则在ｙ方向即样品Ａ、Ａ′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场H E，电场的指向取决于样品的导电类型。
显然，当载流子所受的横向电场力E B<时电荷不断聚积，电场不断加f f强，直到E B=样品两侧电荷的积累就达到平衡，即f f样品Ａ、Ａ′间形成了稳定的电势差（霍尔电压）V。
H- 3 -- 4 -设HE 为霍尔电场，v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则有：s I nevbd =（1－1） 因为E H f eE =，B f evB =，又根据E B ff =，则1s s H H H I B I B V E b R ne d d =⋅=⋅= （1－2）其中1/()H R ne =称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
只要测出H V 、B 以及知道s I 和d ，可按下式计算3(/)H R m c ： H H s V d R I B =（1－3）B I U K S H H /=（1—4）H K 为霍尔元件灵敏度。
根据ＲH 可进一步确定以下参数。
- 5 -（１）由HV 的符号（霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。
判别的方法是按图１所示的s I 和B 的方向（即测量中的＋s I ，＋B ），若测得的HV ＜０（即Ａ′的电位低于Ａ的电位），则样品属Ｎ型，反之为Ｐ型。
（２）由H V 求载流子浓度n ，即1/()H n K ed =。
应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。
严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入3/8π的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》）。
（３）结合电导率的测量，求载流子的迁移率μ。
电导率σ与载流子浓度n 以及迁移率μ之间有如下关系：ne σμ=（1－5） 2、霍尔效应中的副效应及其消除方法 图２ 在磁场中的霍尔元件上述推导是从理想情况出发的，实际情况要复杂得多。
产生上述霍尔效应的同时还伴随产生四种副效应，使H V的测量产生系统误差，如图２所示。
（１）厄廷好森效应引起的电势差E V。
由于电子实际上并非以同一速度ｖ沿ｙ轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点３的侧面，从而导致３侧面较４侧面集中较多能量高的电子，结果３、４侧面出现温差，产生温差电动势E V。
可以证明E sV I B。
E V的正负与s I和B的方向有关。
（２）能斯特效应引起的电势差N V。
焊点１、２间接触电阻可能不同，通电发热程度不同，故１、２两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。
与霍尔效应类似，该热扩散电流也会在３、４点间形成电势差N V。
若只考虑接触电阻的差异，则N V的方向仅与磁场B的方向有关。
- 6 -- 7 -（３）里纪-勒杜克效应产生的电势差RV 。
上述热扩散电流的载流子由于速度不同，根据厄廷好森效应同样的理由，又会在３、４点间形成温差电动势R V 。
R V 的正负仅与B 的方向有关，而与s I 的方向无关。
（４）不等电势效应引起的电势差0V 。
由于制造上的困难及材料的不均匀性，３、４两点实际上不可能在同一等势面上，只要有电流沿x 方向流过，即使没有磁场B ，３、４两点间也会出现电势差0V 。
0V 的正负只与电流sI 的方向有关，而与B 的方向无关。
综上所述，在确定的磁场B 和电流sI 下，实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。
可以通过对称测量方法，即改变s I 和磁场B 的方向加以消除和减小副效应的影响。
在规定了电流sI 和磁场B 正、反方向后，可以测量出由下列四组不同方向的sI 和B 组合的电压。
即： +B ，s I +：10H E N R V V V V V V =+++++- 8 - +B，s I -：20H E N R V V V V V V =--++- -B，s I -：30H E N R V V V V V V =++--- -B，s I +：40H E N R V V V V V V =----+ 然后求1V ，2V ，3V ，4V 的代数平均值得：12344()H E V V V V V V -+-=+通过上述测量方法，虽然不能消除所有的副效应，但EV 较小，引入的误差不大，可以忽略不计，因此霍尔效应电压HV 可近似为 12341()4H V V V V V ≈-+-（1－6）3、直螺线管中的磁场分布1、以上分析可知，将通电的霍尔元件放置在磁场中，已知霍尔元件灵敏度H K ，测量出s I 和H V ，就可以计算出所处磁场的磁感应强度B 。
H H s V B K I =⋅（1－7）2、直螺旋管离中点x 处的轴向磁感应强度理论公式：- 9 -221/2221/200222[][]22s x L L x x NI B L L L x r x r μ⎧⎫-+⎪⎪=+⎨⎬⎪⎪-+++⎩⎭（）（）（1－8） 式中，μ是磁介质的磁导率，N 为螺旋管的匝数，s I 为通过螺旋管的电流，L 为螺旋管的长度，0r 是螺旋管的内径，x 为离螺旋管中点的距离。
X=0时，螺旋管中点的磁感应强度0221/20(4)sNI B L r μ=+（１－9）五、 实验内容：测量霍尔元件的H s VI -、H m V I -关系； 1、将测试仪的“s I 调节”和“m I 调节”旋钮均置零位（即逆时针旋到底），极性开关选择置“0”。
2、接通电源，电流表显示“0.000”。
有时，s I 调节电位器或mI 调节电位器起点不为零，将出现电流表指示末位数不为零，亦属正常。
电压表显示“0.0000”。
- 10 - 3、测定H s V I -关系。
取mI ＝900mA ，保持不变；霍尔元件置于螺旋管中点（二维移动尺水平方向14.00cm 处与读数零点对齐）。
顺时针转动“sI 调节”旋钮，sI 依次取值为1.00，2.00，…，10.00mA ，将s I 和m I 极性开关选择置“＋” 和“－”改变s I 与m I 的极性，记录相应的电压表读数iV 值，填入数据记录表1。
4、以H V 为横坐标，s I 为纵坐标作H s V I -图，并对H s V I -曲线作定性讨论。
5、测定H m V I -关系。
取sI =10 mA ,保持不变；霍尔元件置于螺旋管中点（二维移动尺水平方向14.00cm 处与读数零点对齐）。
顺时针转动“m I 调节”旋钮，mI 依次取值为0，100，200，…，900 mA ，将s I 和m I 极性开关择置“＋” 和“－”改变s I 与m I 的极性，记录相应的电压表读数iV 值，填入数据记录表2。
6、以H V 为横坐标，m I 为纵坐标作H m V I -图，并对H m V I -曲线作定性讨论。
测量长直螺旋管轴向磁感应强度B 1、取sI =10 mA ，mI ＝900mA 。
2、移动水平调节螺钉，使霍尔元件在直螺线管中的位置x （水平移动游标尺上读出），先从14.00cm 开始，最后到0cm 点。
改变sI 和mI 极性，记录相应的电压表读数iV 值，填入数据记录表3，计算出直螺旋管轴向对应位置的磁感应强度B 。
3、以x 为横坐标，B 为纵坐标作B x -图，并对B x-曲线作定性讨论。
4、用公式（1－8）计算长直螺旋管中心的磁感应强度的理论值，并与长直螺旋管中心磁感应强度的测量值14B 比较，用百分误差的形式表示测量结果。
式中70410/H m μπ-=⨯,其余参数详见仪器铭牌所示。
六、 注意事项：1、为了消除副效应的影响，实验中采用对称测量法，即改变sI 和mI 的方向。
2、霍尔元件的工作电流引线与霍尔电压引线不能搞错；霍尔元件的工作电流和螺线管的励磁电流要分清，否则会烧坏霍尔元件。
3、实验间隙要断开螺线管的励磁电流mI 与霍尔元件的工作电流sI ，即mI 和sI 的极性开关置0位。
4、霍耳元件及二维移动尺容易折断、变形，要注意保护，应注意避免挤压、碰撞等，不要用手触摸霍尔元件。
七、 数据记录：K H=23.09，N=3150匝，L=280mm,r=13mm表1H sV I -关系（mI =900mA ）()s I mA （mV ）（mV ） （mV） （mV ） 12341()()4HV V V V V mV =-+- ,m sI I ++,m sI I +-,m sI I +-,m sI I +-1.00-0-0.292.00-0-0.613.00-0-0.904.01-1- 1.235.01-1-1.546.01-1-1.857.02-2- 2.178.02-2- 2.479.02-2- 2.7710.2-3- 3.09表 2 H mV I-关系（s I=10.00mA）()mI mA（mV）（mV）（mV）（mV）12341()()4HV V V V V mV=-+-,m sI I++,m sI I+-,m sI I--,m sI I-+0 -00-0.12100 0-0-0.33200 0-0-0.66300 0-1- 1.00400 1-1- 1.35500 1-1- 1.69600 1-2- 2.02700 2-2- 2.37800 2-2- 2.71900 2-3- 3.05表3B x-关系sI =10.00mA ，mI =900mA()m I mA（mV ）（mV ） （mV ） （mV ） B ×10-3T,m sI I ++,m sI I +-,m sI I --,m sI I -+0 0-0- 2.88 0.5 0-1- 4.64 1.0 1-1-7.23 2.0 222-10.57 4.0 2-2-12.30 6.0 2-3-12.90 8.0 2-3-13.10 10.2-3-13.10 12.2-3-13.20 14.2-3-13.3八、 数据处理：（作图用坐标纸） 九、 实验结果：实验表明：霍尔电压HV 与霍尔元件工作电流sI 、直螺线管的励磁电流mI 间成线性的关系。