霍尔效应
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因此，在确定磁场B和工作电流IS的条件下，实际测量的电压包括VH，V0，VE，VN，VRL5个电压的代数和。测量时可用改变IS和B的方向的方法，抵消某些因素的影响。例如测量时首先任取某一方向的IS和B为正，用IS+、B+表示，当改变它们的方向时为负，用IS-、B-表示，保持IS、B的数值不变，取（IS+，B+）、（IS-、B+）、（IS+、B-）、（IS-，B-）四种条件进行测量，测量结果分别为：
2．霍耳元件
实验中使用的霍耳元件是由N型硅单晶经过硅平面工艺制成的磁电转换元件，尺寸为4×2×0.2mm，元件胶合在白色绝缘衬板上，有四条引线，其中两条红色导线为工作电流极（4和3），两条绿色导线为霍耳电压输出极（2和1）。同时将这四条导线焊接在玻璃丝布板上，并引到仪器换向开关上，用1、2、3、4表示。
2.将霍耳元件调至电磁铁空隙内的中心位置附近，将K1、K2、K3电键均倒向下方接通电路（此时为“+”）。
3.按下“测量选择”按钮，调整励磁电流IM=0.300A，并保持不变。
4.按起“测量选择”按钮，将工作电流IS依次取为：1.00mA、2.00mA、3.00mA、4.00mA、5.00mA，构成（+B,+IS），（-B,+IS），（-B,-IS）（+B,-IS）四种情况，将测得的 填入自拟的表格中，求取霍尔电压
2.霍耳元件的工作电流引线与霍耳电压引线不能搞错；霍耳元件的工作电流和螺线管的励磁电流要分清，否则会烧坏霍耳元件。
3.记录数据时，为了不使电磁铁过热，应断开励磁电流的换向开关。
问题讨论
1.若磁场与霍耳元件不垂直，能否准确测出磁场？
2.用本实验装置能否测量霍耳系数RH？
3.怎样减小或消除实验中附加电压所产生的影响？
力 而向下移动，这样半导体薄片上、下底面积存有正负电荷，从而建立一电场 。这样载流子又受到电场力 的作用，方向向上。达到平衡时， （ 为霍尔电场）。
即：
上下底面的电位差 （霍尔电位差）： （1）
同样，若载流子是空穴（+q），则：
若载流子浓度为n，试样厚度为d，则 （2）
（2）代入（1）中得， ，其中： ，
称为霍耳灵敏度，对一定的霍耳元件是一个常数。它的大小与材料的性质以及元件的尺寸有关，它表示霍耳元件在单位磁感应强度和单位控制电流强度下的霍耳电压的大小。
（二）对称测量法—消除各种付效应的影响
在产生霍尔效应的同时，还产生各种付效应（不等位电势、温差电动势—爱廷豪森效应、能斯脱效应、里记—勒杜克效应等）为了消除这些付效应的电势，可采用对称测量法，方法是改变B和Is的方向。
霍尔效应
目的：1、了解产生霍尔效应的机制；
2、学会“对称测量法”消除负效应的方法
3、测量霍尔效应的灵敏度
仪器：TH-H型霍尔效应实验仪
TH-H型霍耳效应实验测试仪。
原理：（一）霍尔效应
将半导体薄片放在磁场中，
沿Z轴正方向。当电流Is沿
X轴方向，薄片中的载流子定向
移动，若载流子是电子（-q）,
如右图，则电子在磁场中受磁场
2．直流数字电压表
电压表零位可通过调零电位器进行调整。当显示器的数字前出现“-”号时，表示被测电压极性为负值。
三、TH-H型霍耳效应实验仪
1．电磁铁
根据电源变压器使用带状铁芯具有体积小和电磁性能高的特点，采用冷轧点工钢带制成，导线的绕向已标在线圈上，可确定磁场的方向。线圈的两端引线已连接到仪器的换向开关上，便于实验操作。
测试仪面板图如图20-2所示，由两组恒流源和直流数字电压表组成。
1．两组恒流源
“IS输出”为0～10mA元件工作电流源，“IM输出”为0～1A励磁电流源。两组电流源彼此独立，两路输出电流大小通过IS调节旋钮及IM调节旋钮进行调节，均为连续可调。其值可通过“测量选择”按键由同一数字电流表进行测量，按键测IM，放键测IS。
附录
一、实验中产生的副效应及其消除方法
实际测量时所测得的电压不只是VH，还包括其他因素带来的附加电压。下面首先分析其产生的原因及特点，然后探讨其消除方法。
1．不等势电压
由横向电极位置不对称而产生的电压降V0，它与外磁场B无关，仅与工作电流IS的方向有关。
2．爱廷豪森效应
从微观来看，当霍耳电压达到一个稳定值VH时，速度为v的载流子的运动达到动态平衡。但从统计的观点看，元件中速度大于v和小于v的载流子也有。因速度大的载流子所受的洛仑兹力大于电场力，而速度小的载流子所受的洛仑兹力小于电场力，因而速度大的载流子会聚集在元件的一侧，而速度小的载流子聚集在另一侧，又因速度大的载流子的能量大，所以有快速粒子聚集的一侧温度高于另一侧。这种由于温差而产生电压的现象称为爱廷豪森效应。该电压用VE表示，它不仅与外磁场B有关，还与电流IS有关。
然后求 、 、 、 的代数和的平均值，即 ，这样基本上可以消除各种付效应的影响。
步骤：
1.将测试仪面板上的“IS输出”、“IM输出”和“VH输入”三对接线柱分别与实验仪上的三对相应的接线柱连接好，开机前将IS、IM调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电流趋于最小状态。测量前将实验仪上的三个换向开关断开。
不同霍耳元件的灵敏度一般是不一样的，在各仪器上有标注。
3．换向开关
仪器装有三个换向开关，可很方便地改变IS、B的方向。
V1= VH+V0+VE+VN+VRL
V2=-VH-V0-VE+VN+VRL
V3=-VH+V0-VE-VN-VRL
V4=VH-V0+VE-VN-VRL
从上述结果中消去V0，VN和VRL，得到
VH= （V1-V2-V3+V4）-VE
一般地VE比VH小得多，在误差范围内可以忽略不计。
二.TH-H型霍耳效应实验测试仪简介
3．能斯脱效应
在元件上接出引线时，不可能做到接触电阻完全相同。当电流IS通过不同接触电阻时会产生不同的焦耳热，并因温差产生一个附加电压VN，这就是能斯脱效应。它与电流IS无关，只与外磁场B有关。
4．里记-勒杜克效应
由能斯脱效应产生的电流也有爱廷豪森效应，由此而产生附加电压VRL，称为里记-勒杜克效应。VRL与IS无关，只与外磁场B有关。
5.根据电磁铁ຫໍສະໝຸດ Baidu器上所标注的值，求出磁感应强度B的大小。
6.由公式 计算霍尔元件的灵敏度，并进行数据误差处理。
数据记录表格：IM=0.300A,B= KGS/A×0.300A= KGS
(mA)
(mV)
(mV)
(mV)
(mV)
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
注意事项
1.霍耳元件轻脆易坏，要注意保护,严防撞击或用手触摸。
2．霍耳元件
实验中使用的霍耳元件是由N型硅单晶经过硅平面工艺制成的磁电转换元件，尺寸为4×2×0.2mm，元件胶合在白色绝缘衬板上，有四条引线，其中两条红色导线为工作电流极（4和3），两条绿色导线为霍耳电压输出极（2和1）。同时将这四条导线焊接在玻璃丝布板上，并引到仪器换向开关上，用1、2、3、4表示。
2.将霍耳元件调至电磁铁空隙内的中心位置附近，将K1、K2、K3电键均倒向下方接通电路（此时为“+”）。
3.按下“测量选择”按钮，调整励磁电流IM=0.300A，并保持不变。
4.按起“测量选择”按钮，将工作电流IS依次取为：1.00mA、2.00mA、3.00mA、4.00mA、5.00mA，构成（+B,+IS），（-B,+IS），（-B,-IS）（+B,-IS）四种情况，将测得的 填入自拟的表格中，求取霍尔电压
2.霍耳元件的工作电流引线与霍耳电压引线不能搞错；霍耳元件的工作电流和螺线管的励磁电流要分清，否则会烧坏霍耳元件。
3.记录数据时，为了不使电磁铁过热，应断开励磁电流的换向开关。
问题讨论
1.若磁场与霍耳元件不垂直，能否准确测出磁场？
2.用本实验装置能否测量霍耳系数RH？
3.怎样减小或消除实验中附加电压所产生的影响？
力 而向下移动，这样半导体薄片上、下底面积存有正负电荷，从而建立一电场 。这样载流子又受到电场力 的作用，方向向上。达到平衡时， （ 为霍尔电场）。
即：
上下底面的电位差 （霍尔电位差）： （1）
同样，若载流子是空穴（+q），则：
若载流子浓度为n，试样厚度为d，则 （2）
（2）代入（1）中得， ，其中： ，
称为霍耳灵敏度，对一定的霍耳元件是一个常数。它的大小与材料的性质以及元件的尺寸有关，它表示霍耳元件在单位磁感应强度和单位控制电流强度下的霍耳电压的大小。
（二）对称测量法—消除各种付效应的影响
在产生霍尔效应的同时，还产生各种付效应（不等位电势、温差电动势—爱廷豪森效应、能斯脱效应、里记—勒杜克效应等）为了消除这些付效应的电势，可采用对称测量法，方法是改变B和Is的方向。
霍尔效应
目的：1、了解产生霍尔效应的机制；
2、学会“对称测量法”消除负效应的方法
3、测量霍尔效应的灵敏度
仪器：TH-H型霍尔效应实验仪
TH-H型霍耳效应实验测试仪。
原理：（一）霍尔效应
将半导体薄片放在磁场中，
沿Z轴正方向。当电流Is沿
X轴方向，薄片中的载流子定向
移动，若载流子是电子（-q）,
如右图，则电子在磁场中受磁场
2．直流数字电压表
电压表零位可通过调零电位器进行调整。当显示器的数字前出现“-”号时，表示被测电压极性为负值。
三、TH-H型霍耳效应实验仪
1．电磁铁
根据电源变压器使用带状铁芯具有体积小和电磁性能高的特点，采用冷轧点工钢带制成，导线的绕向已标在线圈上，可确定磁场的方向。线圈的两端引线已连接到仪器的换向开关上，便于实验操作。
测试仪面板图如图20-2所示，由两组恒流源和直流数字电压表组成。
1．两组恒流源
“IS输出”为0～10mA元件工作电流源，“IM输出”为0～1A励磁电流源。两组电流源彼此独立，两路输出电流大小通过IS调节旋钮及IM调节旋钮进行调节，均为连续可调。其值可通过“测量选择”按键由同一数字电流表进行测量，按键测IM，放键测IS。
附录
一、实验中产生的副效应及其消除方法
实际测量时所测得的电压不只是VH，还包括其他因素带来的附加电压。下面首先分析其产生的原因及特点，然后探讨其消除方法。
1．不等势电压
由横向电极位置不对称而产生的电压降V0，它与外磁场B无关，仅与工作电流IS的方向有关。
2．爱廷豪森效应
从微观来看，当霍耳电压达到一个稳定值VH时，速度为v的载流子的运动达到动态平衡。但从统计的观点看，元件中速度大于v和小于v的载流子也有。因速度大的载流子所受的洛仑兹力大于电场力，而速度小的载流子所受的洛仑兹力小于电场力，因而速度大的载流子会聚集在元件的一侧，而速度小的载流子聚集在另一侧，又因速度大的载流子的能量大，所以有快速粒子聚集的一侧温度高于另一侧。这种由于温差而产生电压的现象称为爱廷豪森效应。该电压用VE表示，它不仅与外磁场B有关，还与电流IS有关。
然后求 、 、 、 的代数和的平均值，即 ，这样基本上可以消除各种付效应的影响。
步骤：
1.将测试仪面板上的“IS输出”、“IM输出”和“VH输入”三对接线柱分别与实验仪上的三对相应的接线柱连接好，开机前将IS、IM调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电流趋于最小状态。测量前将实验仪上的三个换向开关断开。
不同霍耳元件的灵敏度一般是不一样的，在各仪器上有标注。
3．换向开关
仪器装有三个换向开关，可很方便地改变IS、B的方向。
V1= VH+V0+VE+VN+VRL
V2=-VH-V0-VE+VN+VRL
V3=-VH+V0-VE-VN-VRL
V4=VH-V0+VE-VN-VRL
从上述结果中消去V0，VN和VRL，得到
VH= （V1-V2-V3+V4）-VE
一般地VE比VH小得多，在误差范围内可以忽略不计。
二.TH-H型霍耳效应实验测试仪简介
3．能斯脱效应
在元件上接出引线时，不可能做到接触电阻完全相同。当电流IS通过不同接触电阻时会产生不同的焦耳热，并因温差产生一个附加电压VN，这就是能斯脱效应。它与电流IS无关，只与外磁场B有关。
4．里记-勒杜克效应
由能斯脱效应产生的电流也有爱廷豪森效应，由此而产生附加电压VRL，称为里记-勒杜克效应。VRL与IS无关，只与外磁场B有关。
5.根据电磁铁ຫໍສະໝຸດ Baidu器上所标注的值，求出磁感应强度B的大小。
6.由公式 计算霍尔元件的灵敏度，并进行数据误差处理。
数据记录表格：IM=0.300A,B= KGS/A×0.300A= KGS
(mA)
(mV)
(mV)
(mV)
(mV)
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
注意事项
1.霍耳元件轻脆易坏，要注意保护,严防撞击或用手触摸。