大学物理实验--霍尔效应实验报告
大学物理实验报告系列之霍尔效应-大物霍尔效应实验报告
大学物理实验报告【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】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HeE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HeE= B v e（2）其中HE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bdvneIs=（3）由（2）、（3）两式可得dBIRdBInebEV SHSHH===1（4）即霍尔电压HV（A、A'电极之间的电压）与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。
.) (mA IS)(1mvV)(2mvV)(3mvV)(4mvV)(44321mvVVVVVR-+-=BIS++...BIS-+...BIS+-...BIS--...1.00 4.09 4.02 4.02 4.11 0.041.50 6.15 6.03 6.06 6.18 0.062.00 8.21 8.3 8.04 8.20 0.0852.50 10.25 10.06 10.04 10.27 0.1053.00 12.33 12.05 12.05 12.29 0.1304.00 16.39 16.07 16.09 16.41 0.160)(mA IM)(1mvV)(2mvV)(3mvV)(4mvV)(44321mvVVVVVH-+-=BIS++...BIS-+...BIS+-...BIS--...0.300 4.18 4.02 3.95 4.18 0.0975 0.400 5.52 5.37 5.30 5.49 0.0850.500 6.84 6.68 6.67 6.84 0.08250.600 8.19 8.04 8.03 8.21 0.08250.700 9.55 9.04 9.38 9.55 0.1700.800 10.90 10.75 10.74 10.92 0.0825mvV1.167=σmmd5.0=mml3=mmb5=TAKGSB364.0/64.3==由公式ccmBIdVRSHH/0549.01036401105.004.0103848=⨯⨯⨯⨯=⨯=-由公式1719108.8106.10549.011--⨯=⨯⨯==eRnH由公式63.143105.051.167233=⨯⨯⨯⨯==-SVlISσσ西门子/米由公式89.763.1430549.0=⨯==σμHR.【小结与讨论】(1)了解了霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件丢材料的要求的知识，了解到一些物理量比如说霍尔系数，迁移率，电导率霍尔灵敏度等(2)如何判别霍尔元件的载流子类型？讨论知道电流方向一定，载流子的受力方向就一定，载流子会在受力方向积累，然后观测其正负。
大学物理实验霍尔实验报告
大学物理实验霍尔实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握霍尔元件测量磁场的方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压、电流等物理量。
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。
假设在一块半导体薄片（霍尔元件）中通以电流 I，在其垂直方向施加磁场 B，那么在半导体薄片的两侧就会产生一个电势差 UH，这个电势差称为霍尔电压。
霍尔电压 UH 与电流 I、磁感应强度 B 以及霍尔元件的厚度 d 之间存在如下关系：UH ＝ KHIB ／ d其中，KH 称为霍尔系数，它与半导体材料的性质有关。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、霍尔元件、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计等。
四、实验步骤1、连接实验仪器将霍尔元件插入实验仪的插槽中，确保接触良好。
按照电路图连接好电源、毫安表、伏特表和特斯拉计。
2、调节励磁电流打开电源，逐渐增加励磁电流，观察特斯拉计的读数，使其达到预定的值。
3、测量霍尔电压保持励磁电流不变，改变工作电流 I 的大小，测量不同工作电流下的霍尔电压 UH。
测量时，分别改变工作电流的方向和磁场的方向，记录相应的霍尔电压值。
4、数据记录与处理将测量得到的数据记录在表格中，包括工作电流 I、霍尔电压 UH 以及对应的方向。
根据实验数据，计算霍尔系数 KH 和磁感应强度 B。
五、实验数据记录与处理以下是一组实验数据记录：｜工作电流 I（mA）｜霍尔电压 UH（mV）（＋I，＋B）｜霍尔电压 UH（mV）（I，＋B）｜霍尔电压 UH（mV）（＋I，B）｜霍尔电压 UH（mV）（I，B）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 100 ｜ 250 ｜－248 ｜－252 ｜ 246 ｜｜ 200 ｜ 502 ｜－498 ｜－505 ｜ 495 ｜｜ 300 ｜ 755 ｜－748 ｜－758 ｜ 742 ｜｜ 400 ｜ 1008 ｜－996 ｜－1012 ｜ 988 ｜｜ 500 ｜ 1260 ｜－1250 ｜－1265 ｜ 1235 ｜计算霍尔系数 KH：首先，计算每个工作电流下霍尔电压的平均值：UH1 ＝（250 248 ＋ 252 ＋ 246）／ 4 ＝ 249 mVUH2 ＝（502 498 ＋ 505 ＋ 495）／ 4 ＝ 500 mVUH3 ＝（755 748 ＋ 758 ＋ 742）／ 4 ＝ 750 mVUH4 ＝（1008 996 ＋ 1012 ＋ 988）／ 4 ＝ 1000 mVUH5 ＝（1260 1250 ＋ 1265 ＋ 1235）／ 4 ＝ 1250 mV然后，根据霍尔系数的计算公式 KH ＝ UHd ／ I B，已知 d ＝05mm，B ＝ 05 T，可得：KH1 ＝ 249×05×10^－3 ／（100×10^－3 × 05）＝ 249×10^－3 m^3 C^－1KH2 ＝ 500×05×10^－3 ／（200×10^－3 × 05）＝ 250×10^－3 m^3 C^－1KH3 ＝ 750×05×10^－3 ／（300×10^－3 × 05）＝ 250×10^－3 m^3 C^－1KH4 ＝ 1000×05×10^－3 ／（400×10^－3 × 05）＝ 250×10^－3m^3 C^－1KH5 ＝ 1250×05×10^－3 ／（500×10^－3 × 05）＝ 250×10^－3m^3 C^－1取平均值，KH ＝（249 ＋ 250 ＋ 250 ＋ 250 ＋ 250）×10^－3 ／ 5 ＝ 250×10^－3 m^3 C^－1六、实验误差分析1、系统误差实验仪器的精度有限，如电源的稳定性、电表的测量误差等。
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。
大物霍尔效应实验报告（共8篇）
大物霍尔效应实验报告(共8篇)大学物理实验报告系列之霍尔效应大学物理实验报告)篇二：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。
大学物理实验霍尔效应实验报告
大学物理实验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测量霍尔电压、霍尔电流等物理量。
二、实验原理1、霍尔效应将一块半导体薄片置于磁场中（磁场方向垂直于薄片平面），当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生横向电场，这种现象称为霍尔效应。
2、霍尔电压产生的横向电场导致在半导体薄片的两端产生电势差，这个电势差称为霍尔电压＄U_H$。
霍尔电压的大小与通过半导体薄片的电流＄I$、磁场的磁感应强度＄B$ 以及半导体薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝ K_HIB$其中，＄K_H$ 为霍尔元件的灵敏度。
3、磁场的测量若已知霍尔元件的灵敏度＄K_H$，通过测量霍尔电压＄U_H$ 和霍尔电流＄I$，就可以计算出磁感应强度＄B$，即：＄B ＝＼frac{U_H}｛K_HI}＄三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源、毫安表、伏特表等。
四、实验内容及步骤1、仪器连接按照实验仪器说明书，将霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表等正确连接。
2、调节磁场使用特斯拉计测量磁场强度，并调节磁场至所需的值。
3、测量霍尔电压（1）保持磁场不变，改变霍尔电流，测量不同霍尔电流下的霍尔电压。
（2）保持霍尔电流不变，改变磁场强度，测量不同磁场强度下的霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的霍尔电压、霍尔电流、磁场强度等数据记录在表格中。
五、实验数据处理1、以霍尔电流为横坐标，霍尔电压为纵坐标，绘制霍尔电压与霍尔电流的关系曲线。
2、分析曲线的线性关系，计算霍尔元件的灵敏度＄K_H$。
3、根据测量得到的霍尔电压和已知的霍尔电流、霍尔元件灵敏度，计算磁场的磁感应强度＄B$。
六、实验误差分析1、系统误差（1）霍尔元件的制作工艺和材料不均匀可能导致霍尔系数存在误差。
（2）测量仪器的精度有限，如直流电源的输出稳定性、电表的测量精度等。
2、随机误差（1）实验操作过程中的读数误差，如电表读数的不确定性。
大霍尔效应实验报告
大霍尔效应实验报告一、实验目的本实验旨在研究大霍尔效应，通过测量霍尔电压、电流、磁场强度等物理量，深入理解霍尔效应的原理和应用，掌握相关实验技能和数据处理方法。
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，这一现象称为霍尔效应。
霍尔电压＄V_H$ 与通过导体的电流＄I$、外加磁场的磁感应强度＄B$ 以及导体的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄V_H ＝＼frac{RHIB}｛d}＄其中，＄R_H$ 为霍尔系数，它与导体的材料性质有关。
在本实验中，我们通过给霍尔元件通以电流，并在其周围施加磁场，测量产生的霍尔电压，从而计算出霍尔系数等相关物理量。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪：包括磁场发生装置、霍尔元件、电流源、电压表等。
2、特斯拉计：用于测量磁场强度。
四、实验步骤1、连接实验仪器将霍尔元件插入实验仪的插槽中，确保接触良好。
按照电路图连接电流源、电压表和磁场发生装置。
2、测量霍尔电压与电流的关系设定磁场强度为一定值。
逐渐改变电流大小，测量不同电流下的霍尔电压，并记录数据。
3、测量霍尔电压与磁场强度的关系设定电流为一定值。
逐渐改变磁场强度，测量不同磁场强度下的霍尔电压，并记录数据。
4、测量不同方向磁场下的霍尔电压改变磁场方向，测量相应的霍尔电压。
5、重复测量对每个测量步骤进行多次测量，以减小误差。
五、实验数据记录与处理1、霍尔电压与电流的关系｜电流（mA）｜霍尔电压（mV）｜｜｜｜｜ 100 ｜ 250 ｜｜ 200 ｜ 500 ｜｜ 300 ｜ 750 ｜｜ 400 ｜ 1000 ｜｜ 500 ｜ 1250 ｜根据数据绘制霍尔电压与电流的关系曲线，可以发现霍尔电压与电流呈线性关系。
2、霍尔电压与磁场强度的关系｜磁场强度（T）｜霍尔电压（mV）｜｜｜｜｜ 010 ｜ 200 ｜｜ 020 ｜ 400 ｜｜ 030 ｜ 600 ｜｜ 040 ｜ 800 ｜｜ 050 ｜ 1000 ｜绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线，同样呈现线性关系。
霍尔效应实验报告优秀4篇
霍尔效应实验报告优秀4篇实验四霍尔效应篇一实验原理1．液晶光开关的工作原理液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。
TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。
棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。
玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。
上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。
然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。
理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。
取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。
在未加驱动电压的情况下，来自光源的'自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。
这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。
在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。
于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。
从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。
这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。
由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。
霍尔效应实验报告
一、实验目的1. 了解霍尔效应的产生原理及现象。
2. 掌握霍尔元件的基本结构和工作原理。
3. 通过实验测量霍尔系数、电导率等参数，判断半导体材料的导电类型。
4. 学习使用对称测量法消除副效应产生的系统误差。
5. 利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。
二、实验原理霍尔效应是当电流垂直于磁场通过导体时，在导体两侧会产生垂直于电流和磁场的电压差。
这种现象称为霍尔效应。
根据霍尔效应，可以推导出霍尔电压、霍尔系数、电导率等参数之间的关系。
三、实验仪器与材料1. 霍尔效应实验仪2. 直流电源3. 数字多用表4. 磁场发生器5. 半导体样品四、实验步骤1. 霍尔效应现象观察：将霍尔元件置于磁场中，调节电流和磁场方向，观察霍尔电压的变化。
2. 测量霍尔电压：使用数字多用表测量霍尔电压，记录数据。
3. 测量电流和磁场：使用数字多用表测量通过霍尔元件的电流和磁场强度，记录数据。
4. 计算霍尔系数和电导率：根据实验数据，计算霍尔系数和电导率。
5. 消除副效应：使用对称测量法消除副效应产生的系统误差。
6. 测量磁感应强度及磁场分布：利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。
五、实验结果与分析1. 霍尔效应现象观察：实验观察到，当电流和磁场垂直时，霍尔电压最大；当电流和磁场平行时，霍尔电压为零。
2. 测量霍尔电压：实验测得霍尔电压随电流和磁场强度的变化关系，符合霍尔效应的规律。
3. 计算霍尔系数和电导率：根据实验数据，计算出霍尔系数和电导率，与理论值基本一致。
4. 消除副效应：使用对称测量法消除副效应产生的系统误差，实验结果更加准确。
5. 测量磁感应强度及磁场分布：利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布，结果与理论值基本一致。
六、实验结论1. 通过实验，我们了解了霍尔效应的产生原理及现象。
2. 掌握了霍尔元件的基本结构和工作原理。
3. 通过实验测量，我们验证了霍尔效应的基本规律，并计算出霍尔系数和电导率。
4. 使用对称测量法消除了副效应产生的系统误差，实验结果更加准确。
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误 思考题：霍尔元件为什么选用半导体薄片？
差 答：霍尔效应，一般在半导体薄片的长度方向上施加磁感应强度为 B 的磁场，则在宽度方向上会产生
分 电动势 UH，这种现象即称为霍尔效应。UH 称为霍尔电势，其大小可表示为： UH=RH/d*I*B，RH 称为
析 霍尔系数，由导体材料的性质决定；d 为导体材料的厚度，I 为电流强度，B 为磁感应强度。 设 RH/d=K,
实验报告模板
实验题目：
霍尔效应实验
学
姓名
实验日期
号
1. 了解霍尔效应的物理过程。
实 2. 学习用对称测量法消除负效应的影响，测量试样的霍尔电压。 验 3. 确定试样的导电类型，载流子浓度以及迁移率。 目
的
将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B 的方向沿 z 轴方向)，当沿 y 方向的电极 、 ′上施加
电流 I 时，薄片内定向移动的 载流子(设平均速率为 u)受到洛伦兹力的作用。无论载流子是负电荷
还是正电荷，均在洛伦兹力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片 、 ′两侧产 生一个电位差，形成一个电场 E。电场使载流子又受到一个与洛伦兹力方向相反的电场力。达到稳定 状态时，两力相等。此时两侧的电压称为霍尔电压。
实 验 原 理
1. 开机调零 2. 正确接线
实 3. 保存接线状态 验 4. 零磁场条件下，测量不等位电压 内 5. 保持励磁电流不变，改变工作电流的值，测量霍尔电压值 容 6. 保持工作电流不变，改变励磁电流的值，测量霍尔电压值
7. 计算霍尔效应系数，霍尔元件载流子浓度，霍尔元件电导率，霍尔元件载流子迁移率 8. 关机整理仪器
及 则公式可写为：UH=K*I*B 可见，霍尔电压与控制电流及磁感应强度的大，所以要选用薄片。 霍尔系数:K=1/(n*q)， n 为载流子密度,一般金属
考 中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系数很小,霍尔效应不明显; 而半导体中的载流子的密度比
题 金属要小得多,所以半导体的霍尔系数比金属大得多,能产生较大的霍尔效应,所以用半导体。
教 （教师填写，每个实验按 10 分记。）
师
分
总
评
说明：实验报告最终以“学号-姓名-实验名称”为文件名，在实验当日内上传实验报告。