霍尔元件基本参数测量
实验二霍尔系数和电阻率的测量
实验二 霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中，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，这个现象称为霍尔效应。
随着半导体物理学的发展，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，还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
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，测量并绘制试样的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（电子和空穴）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积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图 (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I S ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：B v e F g （）其中，e 为载流子（电子）电量，v 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷，在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H ——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。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多(a (b图 样品示意图数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有I S (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。
4601h霍尔参数
4601h霍尔参数
4601H霍尔元件是一款常用于测量磁场强度的传感器，其参数如下：
1.电源电压：4.5V-20V（推荐使用9-12V）。
2.输出电压：0.5V-4.5V（取决于磁场强度）。
3.工作温度：-40℃-150℃。
4.封装尺寸：4mmx4mmx1.6mm。
5.输出阻抗：约20kΩ。
6.灵敏度：约2mV/V/Oe。
7.线性度：±2%。
8.磁芯尺寸：约2mmx3mmx4mm（根据应用需求定制）。
9.工作电流：最大值≤35mA（建议值≤15mA）。
10.响应时间：≤1μs。
使用时，将4601H霍尔元件放置在需要测量的磁场中，通过测量其输出电压即可得知磁场强度。
需要注意的是，由于不同型号的霍尔元件具有不同的参数特性，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的型号。
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年的诺贝尔物理学奖.最近，复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究.“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言，之后被实验证实.这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一.如果这一效应在室温下工作，它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生.目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下.一、霍尔效应的原理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伦兹力作用而引起的偏转.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，即霍尔电场E H ,这个现象被称为霍尔效应.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’电极两侧因一号电荷的聚集而产生附加电场.电场的指向取决于式样的导电类型，如图1示.霍尔电场E H 阻止载流子继续向侧面偏移，平衡时载流子所受电场力等于洛仑兹力B v e eE H =得B v E H =其中v 为载流子在电流方向的平均漂移速率.设试样宽b(y 方向的长度)厚d （z 方向的长度），载流子浓度为n ，则I S =nbd v e 得nbdeI v S=,由此得到, dBI ne nde B I b E V S S H H 1===. V H 与I S B 乘积成正比，与试样厚度d 成反比，比例系数R H =1/ne 称为图1E H <0, N 型E H >0, P 型霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数.)/(1034C cm BI dV R S H H ⨯=,其中磁场单位用T. 2. R H 与其他参数的关系（1） 由R H 的符号判断导电类型：三元组（I S ,B,E H ）满足右手螺旋法则，则导电类型为N 型，反之为P 型. （2） 由R H 求载流子的浓度：假定所有载流子的漂移速度相同，则eR n H 1=.若考虑载流子的统计分布，须引入3π /8的修正因子.（3） 结合电导率σ求载流子的迁移率μ.由σ=ne μ得μ=|Rh|σ.3. 霍尔效应与材料性能为得到较大的霍尔电压，根据其产生原理，可以采取下述方法： （1） 关键是选取R H 较大的材料,而R H =μρ（其中ρ为电阻率），金属导体μ和ρ都很小，不良导体ρ较大，但μ太小，都不适合做霍尔元件.只有半导体μ和ρ大小适中，是制作霍尔元件的较理想材料.由于电子的迁移率比空穴的迁移率大，一般霍尔元件采用N 型材料.（2） 其次是减小d ，因此常用薄膜型霍尔器件.一般，用霍尔灵敏度)mV/(mA.T)(1nedK H =来表示器件的灵敏度.二、霍尔效应的副效应上述推导是从理想情况出发的,实际情况要复杂得多,在产生霍尔电压H V 的同时,还伴生有四种副效应,副效应产生的电压叠加在霍尔电压上,造成系统误差.为便于说明，画一简图如图2所示.（1）爱廷豪森(Ettingshausen)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X 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 .E V 的正负与I 和B 的方向有关.（2）能斯托(Nernst)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B 的方向有关. （3）里吉-勒迪克(Righi-Leduc)效应产生的电势差R V .在能斯托效应的热扩散电流的载流子由于速度不同,一样具有爱廷豪森效应,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I 的方向无关.（4）不等位电势差效应引起的电势差0V .由于制造上困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一条等势线上.因此,即使未加磁场,当I 流过时,3、4两点也会出现电势差0V . 0V 的正负只与电流方向I 有关,而与B 的方向无关.x综上所述,在确定的磁场B 和电流I 下，实际测出的电压是H V 、E V 、N V 、R V 和0V 这5种电压的代数和. 根据副效应的性质,采用电流和磁场换向的对称测量法,尽量消减它们的影响.具体做法如下：① 给样品加（＋B 、＋I ）时,测得3、4两端横向电压为1V ＝H V ＋E V ＋N V ＋R V ＋0V ;② 给样品加（＋B 、－I ）时,测得3、4两端横向电压为2V ＝－H V －E V ＋N V ＋R V －0V ;③ 给样品加（－B 、－I ）时,测得3、4两端横向电压为3V ＝H V ＋E V －N V －R V －0V ;④ 给样品加（－B 、＋I ）时,测得3、4两端横向电压为4V ＝－H V －E V －N V －R V ＋0V ;由以上四式可得1V —2V ＋3V －4V ＝４H V ＋４E VH V ＝41（1V —2V ＋3V －4V ）－E V通常E V 比H V 小得多,可以略去不计,因此霍尔电压为H V ＝41（1V —2V ＋3V －4V ）.三、 具体实验过程实验采用霍尔实验组合仪,给定的霍尔元件长l=1.5mm, 宽b=1.5mm, 厚d=0.2mm,KH=184mV/(mA.T).1.首先根据仪器性能,连接测试仪与试验以之间的各种连线，注意接线对应连接.2.实验中使用换向开关改变电源正负极的连接从而改变电流和磁场的方向,可以实现对称测量.在作V H—I S曲线和V H—I M曲线时,使用控制变量法.3.将测试仪的功能切换置于“V H”.当I M=500mA（磁感应强度B）保持不变时,调整I S,用换向开关改变电流和磁场的方向,测1V，2V，3V，4V.列表记录数据如下：作V H—I S曲线注意到随着B和I S 的方向的改变,测得的1V，2V，3V，4V大小不同,这是由于霍尔效应的副效应引起的,最后用44 32 1V VVVVH-+-=得到可消除副效应对结果的影响.4.当I S=3.00mA保持不变时,调整I M ，再次用换向开关改变电流和磁场的方向,测1V，2V，3V，4V列表记录数据如下：I M (A)V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV)44321VVVVVH-+-=（mv）＋B, ＋I S ＋B, －I S －B, －I S －B, ＋I S0.100 -2.11 0.35 -0.35 2.11 -1.23 0.150 -2.71 0.95 -0.95 2.71 -1.83 0.200 -3.32 1.57 -1.56 3.32 -2.440.250 -3.93 2.17 -2.17 3.93 -3.05 0.300 -4.54 2.78 4.55 -2.78 -3.66 0.350 -5.16 3.40 -3.40 5.16 -4.28 0.400 -5.77 4.01 -4.01 5.77 -4.89 0.450 -6.39 4.62 -4.62 6.39 -5.50 0.500-7.005.24-5.247.00-6.12作V H —I M 曲线判断霍尔片的导电类型：当I S ＞0，I M ＞0时，V H 小于零 ，则霍尔片为N 型半导体。
线性霍尔元件常用型号及简单参数——天津越尔兴电子提供
SS491B
4.0-6.0
标准 18MA 最大 30MA 最小±50 标准±60 最小 0%标准-1.0%最大-1.5% 最小 40 标准 50 最大 60
SS495A
4.5-10.5
标准 7MA 最大 8.7MA 最小±600 标准±670
标准-1.0%最大-1.5%
3.125±0.125
SS495A1
线性霍尔元件常用型号及简单参数
线性霍尔元件是一种模拟信号输出的磁传感器，输出电压随输入的磁力密度线性变化。线性霍尔效应传感器 IC 的电压输出会精确跟踪磁通密度的变化。
在静态（无磁场）时，从理论上讲，输出应等于在工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半。增加南极磁场将增加来自其静态电压的电压。相反，
YS49E-A
3.0-6.5v
标准 2.5MA 最大 5MA 标准±500 最大±800
0.70%
最小 1.8 最大 2.2
YS95A
4.5-10.5
标准 5MA 最大 8.7MA 最小±600 标准±670
标准-1.0%最大-1.5%
3.125±0.125
YS96B
4.5-10.5
标准 5MA 最大 8.7MA 最小±750 标准±840
MV
168 to 370 168 to 274 168 to 320 144 to 370 122 to 244 228 to 370
MV
75 to 95 55to75 78to102 75 to 95 55 to 75 78 to 102
MV
16 to +16 -11 to +11
-8 to +8 -16 to +16 -11 to +11
霍尔元件21e参数
霍尔元件21e参数
霍尔元件21e是一种常用的电子元件，常用于测量磁场强度和电流的传感器。
它的工作原理是基于霍尔效应，即当电流通过霍尔元件时，磁场会引起电荷在器件中的偏移，从而产生电势差。
霍尔元件21e的参数包括霍尔系数、灵敏度和漂移等。
霍尔系数是衡量霍尔元件对磁场的敏感程度的一个重要指标，通常用mV/T来表示。
灵敏度是指当磁场强度发生变化时，霍尔元件输出电压的变化率。
漂移则是指在一定时间内，霍尔元件输出的电压是否稳定，一般用ppm/℃来表示。
使用霍尔元件21e可以实现多种应用，例如磁场传感器、电流传感器和位置传感器等。
在磁场传感器方面，霍尔元件21e可以用于测量磁场的强度和方向，广泛应用于导航、车辆控制和无线通信等领域。
在电流传感器方面，霍尔元件21e可以通过测量电流引起的磁场来计算电流的大小，被广泛应用于电力系统、电机控制和电动车辆等领域。
在位置传感器方面，霍尔元件21e可以通过测量磁场的变化来确定物体的位置，被广泛应用于工业自动化、机器人和航天等领域。
总的来说，霍尔元件21e作为一种重要的电子元件，在磁场测量和电流测量等领域发挥着重要的作用。
它的参数和应用都十分广泛，可以满足不同领域的需求。
随着科技的不断发展，相信霍尔元件21e在未来的应用中会有更加广泛和深入的发展。
霍尔效应及其参数测定
霍尔效应及其应用汪礼胜武汉理工大学物理实验中心【实验目的】⏹1、研究霍尔效应的基本特性⏹（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）测绘霍尔元件的和曲线；⏹（3）确定霍尔元件的导电类型，测量其霍尔系数、载流子浓度以及迁移率。
⏹2、应用霍尔效应测量磁场（选做）H S V I H MV I【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。
HE（a）（b）图1 霍尔效应实验原理示意图（a）载流子为电子（N型）；（b）载流子为空穴（P型）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力相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有（1）设试样的宽为b，厚度为d，载流子浓度为n ，则（2）由（1）、（2）两式可得：（3）比例系数称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
只要测出（伏）以及知道（安）、（高斯）和（厘米）可按下式计算（厘米3／库仑）：（4）1H R ne 2．霍尔系数与其它参数间的关系根据可进一步确定以下参数：（1）由的符号（或霍尔电压的正负）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，若测得的即点电位高于点的电位，则为负，样品属N 型；反之则为P 型。
（２）由R H 求载流子浓度n 。
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，如果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n 以及迁移率之间有如下关系：（5）即＝，测出值即可求。
1H n R e=38π3．霍尔效应与材料性能的关系根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率高、电阻率亦较高）的材料。
实验二 霍尔系数和电阻率的测量
实验二 霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中，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，这个现象称为霍尔效应。
随着半导体物理学的发展，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，还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
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，测量并绘制试样的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（电子和空穴）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积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图2.1 (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I S ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：B v e F g （2.1）其中，e 为载流子（电子）电量，v 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷，在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H ——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。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有(a) (b) 图2.1 样品示意图I S (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。
霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量实验报告
霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量实验报告实验目的：1. 了解霍尔效应的基本原理及其在霍尔元件中的应用；2. 学习使用霍尔元件测量磁场强度和电流的方法；3. 掌握测量霍尔元件输出电压与磁场强度、电流之间的关系。
实验器材：1. 霍尔元件；2. 恒流源；3. 磁场调节装置；4. 数字多用表。
实验原理：霍尔效应是指当载流子在导体中受到垂直于电流方向的磁场力作用时，在导体横向产生电场差，进而产生电势差。
这一效应被应用在霍尔元件中，通过测量霍尔元件的输出电压，可以间接测量磁场强度和电流。
实验步骤：1. 将恒流源的正极和负极分别连接到霍尔元件的两个引脚上；2. 将数字多用表的电压测量端口连接到霍尔元件的输出引脚上；3. 将磁场调节装置放置在霍尔元件附近，通过调节磁场的强度，使其垂直于电流方向；4. 打开恒流源，调节电流的大小；5. 在不同的电流和磁场强度下，记录霍尔元件的输出电压。
实验数据处理：1. 将实验记录的电流和霍尔元件的输出电压整理成表格；2. 绘制电流和霍尔元件输出电压的关系曲线；3. 利用最小二乘法拟合曲线，得到电流和输出电压之间的线性关系；4. 根据线性关系，计算出霍尔元件的灵敏度和霍尔系数。
实验结果与讨论：根据实验数据处理的结果，可以得到霍尔元件的灵敏度和霍尔系数。
实验还发现，在磁场强度较小的情况下，霍尔元件的输出电压与磁场强度呈线性关系；当磁场强度较大时，输出电压可能存在饱和现象，即不再随磁场强度的增大而线性增加。
结论：通过本次实验，我们成功测量了霍尔元件的基本参数，包括灵敏度和霍尔系数。
同时，我们也验证了霍尔元件输出电压与磁场强度、电流之间的关系，进一步加深了对霍尔效应的理解。
这些实验结果对于霍尔元件的应用和相关工程设计具有重要的参考价值。
霍尔效应及其参数测定实验报告
霍尔效应及其参数测定实验报告本实验主要介绍了霍尔效应及其参数测定的实验方法。
实验采用霍尔元件通过外磁场产生霍尔电势，从而测定材料的电导率、载流子浓度和载流子迁移率等参数。
实验结果表明，霍尔效应可以非常有效地测量半导体材料的电学特性，是一种重要的研究手段。
关键词：霍尔效应，霍尔元件，电导率，载流子浓度，载流子迁移率一、实验目的1.了解霍尔效应的基本原理2.掌握霍尔元件的制备方法3.掌握霍尔效应参数的测定方法4.学会使用实验仪器进行实验操作二、实验原理霍尔效应是指在磁场中，电流流动的导体中会出现电势差现象。
当磁场方向与电流方向垂直时，将产生垂直于两个方向的霍尔电势。
这种现象被称为霍尔效应。
霍尔电势的大小与电流、磁场及材料的特性有关。
霍尔元件是用于测量霍尔效应的元件。
霍尔元件通常由半导体材料制成，其结构为一个平面小矩形，两端连接电极，垂直于平面的方向中心处有一个小孔，可以通过孔内通入磁场。
当通入磁场时，材料中的载流子会受到洛伦兹力的作用，使载流子在材料中产生偏移，从而导致霍尔电势的产生。
通过测量霍尔电势的大小以及施加磁场的大小和方向，可以确定材料的电导率、载流子浓度和载流子迁移率等参数。
三、实验步骤1.制备霍尔元件首先，将半导体材料切割成小片，然后将其表面进行化学处理，以便在其表面上生长一层厚度为几微米的氧化层。
接着，将元件在高温下进行烘烤，使氧化层形成一种结构，即霍尔元件的结构。
最后在两端连接电极，制成完整的霍尔元件。
2.测量霍尔电势将霍尔元件放入测量器中，通入一定电流，然后施加一定磁场，记录霍尔电势的大小。
3.测量电阻率在不施加磁场的情况下，通过测量电流和电压的大小，计算出材料的电阻率。
4.计算载流子浓度和迁移率通过测量霍尔电势的大小、电阻率和电子电荷数，可以计算出载流子浓度和迁移率等参数。
四、实验结果与分析通过实验测量，得到了不同条件下的霍尔电势大小和材料的电阻率。
通过计算，得到了材料的电导率、载流子浓度和迁移率等参数。
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。
因此，在给定电流方向以及外加磁场方向时，根据霍尔电场的方向便可以判断半导体是n 型还是p 型。
下面推导霍尔系数的表达式。
在稳态下，载流子受到的电场力与洛伦兹力达到平衡，即为Hx z H U qv B E q q a==，H H x z E R J B =（其中R H 即为霍尔系数） 而根据半导体中电流公式：x x x I nqv S nqv ab ==可知：H H x zU bR I B =（3/m C ） （1） 2. 霍尔效应中的副效应及消除办法在霍尔系数的测量中，会伴随一些热磁副效应、电极不对称等因素引起的附加电压叠加在霍尔电压上，主要有爱廷豪森效应、能斯脱效应、里纪—勒杜克效应、电极位置不对称、温度梯度存在等副效应。
霍尔元件参数实验报告
一、实验目的1. 了解霍尔元件的基本原理和结构。
2. 学习使用霍尔元件测量磁感应强度、电导率等参数。
3. 掌握霍尔元件参数测量的实验方法和数据处理技巧。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于磁场通过导体或半导体时，在垂直于电流和磁场的方向上产生电压的现象。
霍尔元件就是利用霍尔效应来测量磁感应强度等参数的装置。
霍尔元件主要由半导体材料制成，其基本结构包括以下部分：1. 主体半导体材料：作为电流通道和霍尔效应发生的场所。
2. 垂直于电流方向的电极：用于施加磁场和测量霍尔电压。
3. 水平方向的电极：用于施加电流。
当电流垂直于磁场通过霍尔元件时，根据霍尔效应，会在垂直于电流和磁场的方向上产生霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁感应强度、电流强度、霍尔元件的厚度和载流子浓度等因素有关。
三、实验仪器与设备1. 霍尔元件实验仪2. 磁场发生器3. 数字电压表4. 电流源5. 导线6. 钳形电流表四、实验内容与步骤1. 连接电路：按照实验仪的使用说明书，将霍尔元件、磁场发生器、电流源、电压表和导线等连接好。
2. 设置实验参数：调节磁场发生器，产生所需的磁场强度；调节电流源，使霍尔元件中的电流达到设定值。
3. 测量霍尔电压：打开电流源和磁场发生器，记录霍尔元件的霍尔电压。
4. 改变磁场强度和电流强度：重复步骤3，分别测量不同磁场强度和电流强度下的霍尔电压。
5. 数据处理：将实验数据记录在表格中，绘制霍尔电压与磁场强度、电流强度的关系曲线。
五、实验结果与分析1. 霍尔电压与磁场强度的关系：根据实验数据，绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
从曲线可以看出，霍尔电压与磁场强度呈线性关系。
2. 霍尔电压与电流强度的关系：根据实验数据，绘制霍尔电压与电流强度的关系曲线。
从曲线可以看出，霍尔电压与电流强度呈线性关系。
3. 霍尔元件的电导率：根据霍尔电压、电流强度和磁场强度，计算霍尔元件的电导率。
六、实验结论1. 霍尔元件可以用于测量磁感应强度、电导率等参数。
实验二霍尔系数和电阻率的测量
实验二霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中，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，这个现象称为霍尔效应。
随着半导体物理学的发展，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，还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
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，测量并绘制试样的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（电子和空穴）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积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图 (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I S，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：FB（）v eg其中，e为载流子（电子）电量，v为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B为磁感A C A C(a(b图样品示意图无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷，在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H ——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。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有I S (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。
ywh霍尔效应及霍尔元器件基本参数测定汇总
U1(mV) +B，+IS
-3.09 -4.62 -6.18 -7.73 -9.28 -10.82 -12.35
U2(mV) -B，+IS
3.01 4.49 6.00 7.49 8.99 10.47 11.95
U3(mV) -B，-IS
-2.9 -4.46 -5.96 -7.45 -8.95 -10.43 -11.91
ISkIm d
已知：
表10-1 测得Im=0.600A， Is=2.00mA时的霍 尔电压VH；
k已知，为B与Im的转化系数，从测试仪上 查出，计算时乘以0.1；
d为霍尔片厚度=0.5mm； 注意：用国际单位计算(Ω•m/T)。
38
计算载流子浓度： 计算迁移率：
e=1.6×10-19C
已知：Is=2.00mA, l=3.0mm,
5、求载流子浓度n
e=1.6×10-19C
17
µ
零磁场Im=0时，A、C之间的电位差
l为已知，为A、C距离； S=bd为霍尔片截面积；
18
7、判断N或P型
19
三、实验仪器
20
霍尔效应测磁场
霍 尔 效 应 实 验 仪
21
22
霍尔 效应 实验 组合 仪
实 验 仪
Is输入 VH/Vσ输出 IM输入
RH B d IS
常数Βιβλιοθήκη 测定数据 表10-1测VH、Is， 作VH-Is直线 15
4、VH-IM关系：直线
霍尔电压VH=RH ISB d
B=kIM
VH=
kRH IS d
IM
保持Is（可测）不变； k已知，为B与IM的转化系数； d为霍尔片厚度
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年的诺贝尔物理学奖.最近，复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究.“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言，之后被实验证实.这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一.如果这一效应在室温下工作，它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生.目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下.一、霍尔效应的原理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伦兹力作用而引起的偏转.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，即霍尔电场E H ,这个现象被称为霍尔效应.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’电极两侧因一号电荷的聚集而产生附加电场.电场的指向取决于式样的导电类型，如图1示.霍尔电场E H 阻止载流子继续向侧面偏移，平衡时载流子所受电场力等于洛仑兹力B v e eE H =得B v E H =其中v 为载流子在电流方向的平均漂移速率.设试样宽b(y 方向的长度)厚d （z 方向的长度），载流子浓度为n ，则I S =nbd v e 得nbdeI v S=,由此得到, dBI ne nde B I b E V S S H H 1===. V H 与I S B 乘积成正比，与试样厚度d 成反比，比例系数R H =1/ne 称图1E H <0, N 型E H >0, P 型为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数.)/(1034C cm BI dV R S H H ⨯=,其中磁场单位用T. 2. R H 与其他参数的关系（1） 由R H 的符号判断导电类型：三元组（I S ,B,E H ）满足右手螺旋法则，则导电类型为N 型，反之为P 型. （2） 由R H 求载流子的浓度：假定所有载流子的漂移速度相同，则eR n H 1=.若考虑载流子的统计分布，须引入3π /8的修正因子.（3） 结合电导率σ求载流子的迁移率μ.由σ=ne μ得μ=|Rh|σ.3. 霍尔效应与材料性能为得到较大的霍尔电压，根据其产生原理，可以采取下述方法： （1） 关键是选取R H 较大的材料,而R H =μρ（其中ρ为电阻率），金属导体μ和ρ都很小，不良导体ρ较大，但μ太小，都不适合做霍尔元件.只有半导体μ和ρ大小适中，是制作霍尔元件的较理想材料.由于电子的迁移率比空穴的迁移率大，一般霍尔元件采用N 型材料.（2） 其次是减小d ，因此常用薄膜型霍尔器件.一般，用霍尔灵敏度)mV/(mA.T)(1nedK H =来表示器件的灵敏度.二、霍尔效应的副效应上述推导是从理想情况出发的,实际情况要复杂得多,在产生霍尔电压H V 的同时,还伴生有四种副效应,副效应产生的电压叠加在霍尔电压上,造成系统误差.为便于说明，画一简图如图2所示.（1）爱廷豪森(Ettingshausen)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X 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 .E V 的正负与I 和B 的方向有关.（2）能斯托(Nernst)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B 的方向有关. （3）里吉-勒迪克(Righi-Leduc)效应产生的电势差R V .在能斯托效应的热扩散电流的载流子由于速度不同,一样具有爱廷豪森效应,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I 的方向无关.（4）不等位电势差效应引起的电势差0V .由于制造上困难及材料的不均匀性,x3、4两点实际上不可能在同一条等势线上.因此,即使未加磁场,当I 流过时,3、4两点也会出现电势差0V . 0V 的正负只与电流方向I 有关,而与B 的方向无关.综上所述,在确定的磁场B 和电流I 下，实际测出的电压是H V 、E V 、N V 、R V 和0V 这5种电压的代数和. 根据副效应的性质,采用电流和磁场换向的对称测量法,尽量消减它们的影响.具体做法如下：① 给样品加（＋B 、＋I ）时,测得3、4两端横向电压为1V ＝H V ＋E V ＋N V ＋R V ＋0V ;② 给样品加（＋B 、－I ）时,测得3、4两端横向电压为2V ＝－H V －E V ＋N V ＋R V －0V ;③ 给样品加（－B 、－I ）时,测得3、4两端横向电压为3V ＝H V ＋E V －N V －R V －0V ;④ 给样品加（－B 、＋I ）时,测得3、4两端横向电压为4V ＝－H V －E V －N V －R V ＋0V ;由以上四式可得1V —2V ＋3V －4V ＝４H V ＋４E VH V ＝41（1V —2V ＋3V －4V ）－E V通常E V 比H V 小得多,可以略去不计,因此霍尔电压为H V ＝41（1V —2V ＋3V －4V ）.三、 具体实验过程实验采用霍尔实验组合仪,给定的霍尔元件长l=1.5mm, 宽b=1.5mm, 厚d=0.2mm,KH=184mV/(mA.T).1.首先根据仪器性能,连接测试仪与试验以之间的各种连线，注意接线对应连接.2.实验中使用换向开关改变电源正负极的连接从而改变电流和磁场的方向,可以实现对称测量.在作V H—I S曲线和V H—I M曲线时,使用控制变量法.3.将测试仪的功能切换置于“V H”.当I M=500mA（磁感应强度B）保持不变时,调整I S,用换向开关改变电流和磁场的方向,测1V，2V，3V，4V.列表记录数据如下：作V H—I S曲线注意到随着B和I S 的方向的改变,测得的1V，2V，3V，4V大小不同,这是由于霍尔效应的副效应引起的,最后用44 32 1V VVVVH-+-=得到可消除副效应对结果的影响.4.当I S=3.00mA保持不变时,调整I M ，再次用换向开关改变电流和磁场的方向,测1V，2V，3V，4V列表记录数据如下：I M (A)V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV)44321VVVVVH-+-=（mv）＋B, ＋I S ＋B, －I S －B, －I S －B, ＋I S0.100 -2.11 0.35 -0.35 2.11 -1.23 0.150 -2.71 0.95 -0.95 2.71 -1.83 0.200 -3.32 1.57 -1.56 3.32 -2.440.250 -3.93 2.17 -2.17 3.93 -3.05 0.300 -4.54 2.78 4.55 -2.78 -3.66 0.350 -5.16 3.40 -3.40 5.16 -4.28 0.400 -5.77 4.01 -4.01 5.77 -4.89 0.450 -6.39 4.62 -4.62 6.39 -5.50 0.500-7.005.24-5.247.00-6.12作V H —I M 曲线判断霍尔片的导电类型：当I S ＞0，I M ＞0时，V H 小于零 ，则霍尔片为N 型半导体。
霍尔效应及其参数测定实验报告
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。
实验结论：通过实验掌握了霍尔效应的原理和参数测定方法，掌握了磁场和电流对霍尔电势差的影响规律，加深了对磁场、电场等物理概念的理解和认识，同时提高了实验技能。
hal213霍尔参数
hal213霍尔参数
摘要：
1.霍尔参数简介
2.霍尔参数的测量方法
3.霍尔参数的应用领域
4.霍尔参数的重要性
正文：
1.霍尔参数简介
霍尔参数，又称为霍尔系数，是一种描述半导体材料性质的重要参数。
它由美国物理学家霍尔（A.H.Hall）在1879 年首次发现，并以其名字命名。
霍尔参数主要用于衡量半导体材料在磁场中的载流子浓度以及载流子迁移率等物理特性，对于半导体器件的设计与应用具有重要意义。
2.霍尔参数的测量方法
霍尔参数的测量方法通常分为两大类：直流法和交流法。
直流法又称为线性法，其基本原理是在恒定电流下，通过测量霍尔元件的电压降来计算霍尔参数。
交流法又称为振荡法，其基本原理是在交变磁场中，通过测量霍尔元件的电压响应来计算霍尔参数。
交流法具有更高的灵敏度和准确度，因此在实际应用中更为常见。
3.霍尔参数的应用领域
霍尔参数在许多领域都有广泛应用，包括但不限于：
（1）半导体器件设计：霍尔参数是判断半导体材料能否用于制造霍尔器件的重要依据。
（2）磁传感器：霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁场传感器，广泛应用于汽车、工业自动化、磁头读写器等领域。
（3）霍尔效应器件：霍尔效应器件包括霍尔元件、霍尔传感器、霍尔集成电路等，广泛应用于各种磁场检测、磁信号处理和磁控制等场景。
4.霍尔参数的重要性
霍尔参数在半导体材料和器件研究中具有重要意义，它直接影响着霍尔器件的性能和应用范围。
同时，通过测量霍尔参数，可以了解半导体材料的载流子浓度、迁移率等物理特性，为半导体器件的设计与优化提供重要依据。
44f霍尔元件参数
44F霍尔元件的参数包括：
1.输入电阻（Rr）：霍尔片的两个控制电极间的电阻值称为输入电阻。
2.输出电阻（RO）：两个霍尔电势输出端之间的电阻称为输出电阻。
3.额定控制电流（Ic）：是使在空气中产生10℃温升的控制电流。
4.不等位电势（UO）：当霍尔元件的激励电流为Ic时，若元件所处位置磁感应强度
为零，则它的霍尔电势应该为零，但实际不为零。
这时测得的空载霍尔电势称不等位电势。
5.霍尔输入电阻温度系数：在不施加磁场的条件下，环境温度每变化1℃时，电阻的
相对变化率，用α表示，单位为%/℃。
6.霍尔最大允许激励电流：以霍尔元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最
大允许激励电流。
7.霍尔额定激励电流：当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励
电流。
此外，霍尔系数、霍尔灵敏度、霍尔元件的电阻温度系数等也是44F霍尔元件的重要参数。
如需了解更多参数信息，建议咨询相关领域的专家或查阅相关文献资料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验名称：霍尔组件基本参数测量
仪器与用具：TH-H 霍尔效应实验组合仪
实验目的：1、了解霍尔效应实验原理 2、学习“对称法”消除副效应影响的方法 3、测量霍尔系数、确定样品导电类型、计算霍尔组件灵敏度等
实验报告内容（原理预习、操作步骤、数据处理、误差分析、思考题解答） 【实验原理】：
通有电流I S 的半导体薄片置于与它垂直的磁场B 中，在薄片的两测就会产生电势差U H —霍尔电势差，这种现象叫霍尔效应。
霍尔效应产生的原因，是因为形成电流的载流子在磁场中运动时，受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用,正、负电荷在样品两测边界聚集，形成横向电场E H —霍尔电场，产生霍尔电势差U H 。
载流子除受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用外，还受横向电场力Fe=eE H 的作用，当受到洛沦兹力与横向电场力大小相等时，即
eE H =qv ×B (4.7.1) 样品两测边界聚集的电荷不再变化，达到平衡。
样品中电流强度： I S =nevbd ( 4.7.2) 样品中横向电场E h 可认为是匀强电场，则有： U H =E h b=ne
1=R H d B
I s （4.7.3）
基本参数： 1、霍尔系数R H
霍尔系数定义： R H =
ne
1
由材料的性质(载流子密度)决定,反映材料的霍尔效应强弱。
由（4.7.3）得 R H =
IsB
d U H 上式提供了测量霍尔系数R H 的方法。
2、根据R H 的符号判断样品导电类型N 、P
半导体材料有N 型和P 型两种，将测的U H 、I S 、B 带入 R H =
IsB
d
U H 得数为正时，样品为P 型半导体，得数为正时，样品为P 型半导体。
3、件的灵敏度K K=
ned
d B H 1
=
霍尔元件的灵敏度K 与载流子浓度n 和样品厚度d 有关，由于半导体内载流子浓度远小于金属，所以选用半导体材料制作霍尔元件，厚度一般只有0.2mm 。
4、载流子浓度n n=
e
R H 1
上式提供了用霍尔效应实验测量并计算载流子浓度的重要方法。
5、电导率σ，迁移率μ σ=1/ρ=
bd
U l
I s σ 6、消除霍尔元件副效应影响
实验中测量的霍尔元件两测的电势差U ，除霍尔电势差U H 外，还会有一些热磁副效应附加的一些电势差，这些附加电势差的方向与B 、I S 的方向有关，应用表4.7.1中对称测量法可基本消除这些影响。
【操作步骤】：
1、按仪器接口名称指示接好线路（注意不要接错，否则会损毁霍尔元件），I S 、I M 调节旋扭逆时针方向旋到底，开机预热几分钟。
2、调节I M =0.6A 并保持不变, “功能切换”开关和中间铡刀开关分别扳向“U H ”，IS 分别取1.00mA 、1.50mA 、2.00 mA 、2.50mA 、3.00mA 、3.50mA ，分别测出U H 值，每组U H 值I S 、B 方向进行4种组合，分别测出U 1、U 2、U
3、U 4值，填入表4.7.1中。
3、调节Is=0.6A 并保持不变, “功能切换”开关和中间铡刀开关位置保持不变，I M 分别取0.300A 、0.400A 、0.500A 、0.600A 、0.700A 、0.800A 时测出U H ，测量数据记入表4.7.2中。
4、在零磁场下（I M 输入开关空位），取Im=1.5mA, 中间铡刀开关置“U σ”置，分别测量Is 正、反方向的U σ值，记入表4.7.3中。
【数据处理】：
表4.7.1 I M =0.6A
由上图：S H I U =1050.308.14 ⨯=4.023×10－3 R H1= S H I U M
KI d =4.02×10－3
6.0502.03105.0⨯⨯－=6.67×10－3
表4.7.2 I s =3.00mA
⨯=⨯⨯=⨯=08.20502.08.010068.16K I U B U M H H １10—3 R H2==S
H I d B U 20.08×10—3103105.0⨯⨯=6.92×10－3 表4.7.3 I s =0.15mA
（1）霍尔系数R H
R H =
=+=+2
92.667.6221H H R R 6.795×10－
3 （2）根据R H 的符号判断样品导电类型N 、P
（3）件的灵敏度 K
物理实验中心
实验名称：霍尔组件基本参数测量 姓名：李 昊 时间代码：0612109876 K=
=d
B H 6.795×10－3/0.5×10－3
=13.59 （4）载流子浓度n n=e
R H 1
=1/6.795×10－3×1.6×10－19=9.2×1020 （5）电导率σ σ=1/ρ=
bd
U l
I s σ=0.15×10－3×3×10－ /0.1×10－3×4×10－3×0.5×10－3
=2.25×103（1/Ωm ） (6)迁移率μ
μ=R H σ=6.795×10－3×2.25×103=15.29（1/T ） 【误差分析】
1、测量仪器精度不够，部分数据只能显示2位有效数字，经运算后产生误差较大。
2、做图时精度不够造成误差。
【思考题】
1、霍尔电压是如何产生的？它的大小、正负与那些因素有关？
答：形成电流的载流子，在半导体薄片中运动时，受磁场的洛仑兹力作用，向薄片两测发生偏转，两测分别聚集正、副电荷，形成电场，从而产生电势差。
2、列出霍尔系数、栽流子浓度、电导率及迁移率的计算公式，注明单位。
答：霍尔系数R H ： R H =
IsB d
U H （Ω.m/T ） 载流子浓度n: n=e
R H 1
(个/m 3)
电导率σ： σ=bd
U l
I s σ （1/Ω.m ）
迁移率μ μ=R H σ （1/T ）
【测试题】
1、如何利用霍尔效应实验，判断半导体导电类型（N、P）。
答：伸出左手，让磁感线穿过手心，四指指向电流方向，如姆指指向与霍尔电势差方向相同，则为N型半导体，如姆指指向与霍尔电势差方向相反，则为P型半导体。
2、测量霍尔电势差时存在那些副效应影响？如何消除这些影响？
答：测量霍尔电势差时会产生一些热磁副效应，给测量带来误差，如爱廷豪森效应、能斯托效应等，这些副效应产生的电势差的方向，与I S、B的方向有关。
可采用对称测量法，分别改变I S、B的方向组合，测出U1 、U2、U3、U4，求平均值（绝对值相加），得到U H。
这样就消除了大部分副效应影响。