通过霍尔效应测量磁场 (4)
根据霍尔效应测磁场的几种方法归纳总结
根据霍尔效应测磁场的几种方法归纳总结霍尔效应是一种常用于测量磁场强度的物理现象。
通过研究霍尔效应，人们发展出了多种方法来测量磁场。
本文将对根据霍尔效应测磁场的几种方法进行归纳总结。
1. 霍尔元件法：霍尔元件是一种基于霍尔效应原理的传感器。
当电流通过霍尔元件时，磁场会引起霍尔电压的产生。
通过测量霍尔电压的大小，可以确定磁场的强度。
霍尔元件法是一种简单而常用的测磁场方法。
霍尔元件法：霍尔元件是一种基于霍尔效应原理的传感器。
当电流通过霍尔元件时，磁场会引起霍尔电压的产生。
通过测量霍尔电压的大小，可以确定磁场的强度。
霍尔元件法是一种简单而常用的测磁场方法。
2. 霍尔传感器法：与霍尔元件法相似，霍尔传感器也是基于霍尔效应原理的传感器。
不同之处在于，霍尔传感器一般具有更高的灵敏度和更广的工作范围。
它可以通过将霍尔传感器放置在需要测量的磁场中，并测量其输出电压来确定磁场的强度。
霍尔传感器法：与霍尔元件法相似，霍尔传感器也是基于霍尔效应原理的传感器。
不同之处在于，霍尔传感器一般具有更高的灵敏度和更广的工作范围。
它可以通过将霍尔传感器放置在需要测量的磁场中，并测量其输出电压来确定磁场的强度。
3. 霍尔探针法：霍尔探针是一种用于测量磁场强度的工具。
它通常由霍尔元件和测量电路组成。
通过将霍尔探针置于磁场中，并测量输出电压，可以得到磁场的强度值。
霍尔探针法在磁场测量和磁场分布研究中得到广泛应用。
霍尔探针法：霍尔探针是一种用于测量磁场强度的工具。
它通常由霍尔元件和测量电路组成。
通过将霍尔探针置于磁场中，并测量输出电压，可以得到磁场的强度值。
霍尔探针法在磁场测量和磁场分布研究中得到广泛应用。
4. 霍尔效应测试仪：霍尔效应测试仪是一种专门用于测量磁场强度的设备。
它通常具有较高的精度和稳定性。
通过将样品放置在霍尔效应测试仪中，仪器可以直接测量并显示磁场的强度值。
霍尔效应测试仪一般用于科研、工业生产等领域。
霍尔效应测试仪：霍尔效应测试仪是一种专门用于测量磁场强度的设备。
利用霍尔效应测磁场
（5）
即 ＝ ，测出 值即可求 。
3．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。因
，就金属导体而言，迁移率和电阻率
均很低，而不良导体电阻率虽高，但迁移率极小，因而这两种材料的霍尔系数
都很小，不能用来制造霍尔器件。半导体迁移率高，电阻率适中，是制造霍尔
相等，样品两侧电荷的积累就达 到动态平衡，故有
（1）
（a）
（b）
设试样的宽为b，厚度为d，
图1 霍尔效应实验原理示意图
载流子浓度为n ，则
（a）载流子为电子（N型）；（b）载流子为空穴（P型）
（2）
由（1）、（2）两式可得：
（3）
比例系数 RH
1 ne
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）
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。
1
（２）由RH求载流子浓度n。即 n RH e 。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 3 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半
导体物理学》）。
8
（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：
【实验目的】
霍尔效应法测量磁场
霍尔效应测磁场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而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
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。
【实验目的】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V H—Is，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is、磁感应强度B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。
【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。
如图13-1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。
由于洛仑兹力f L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。
霍尔效应测磁场-实验报告
V B
'C
(mV
)
=
◆ (不计分)样品导电类型=
◆ (不计分)霍尔系数 RH(单位：103cm3 / c )=
◆ (10 分)样品电导率 σ(s/m)=
◆ (10 分)载流子的浓度（单位：1020 /m3 ）=
◆ (10 分)载流子迁移率 µ(单位： m2 /(V s) )=
思考题
总分值：10
思考题 1
这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，如
果采用交流电，则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立，可以减小测量误差。
（2）不等位电动势引起的误差
这是因为霍尔电极 B、 B' 不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平
较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡。
b
为薄片宽度， FE
随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时 FE FB ，即 qUB qVBB' / b 这时在 B、 B' 两侧
建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极 B、 B' 称为霍尔电极。
另一方面，射载流子浓度为 n,薄片厚度为 d,则电流强度 I 与 u 的关系为：
RH 称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。
通过霍尔效应测量磁场
创建人：系统管理员 总分：100
实验目的
通过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度，以及 了解霍尔效应测试中的各种副效应及消除方法。
实验仪器
QS-H 霍尔效应组合仪，小磁针，测试仪。 霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱，如下图所示：
霍尔效应法测量磁场
实验3.7 霍尔效应法测量磁场随着电子技术的不断发展，霍尔器件越来越得到广泛的应用。
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，随着实验电子技术的进展，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，已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面。
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，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年在研究载流导体载磁场中受力性质时发现的一种电磁现象，后被称为霍尔效应。
【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．掌握测试霍尔元件的工作特性的方法。
3．学习用霍尔效应测量磁场的方法。
4．学习用“对称测量法”消除副效应的影响。
5．描绘霍尔元件试样的V H− I S和V H− I M曲线。
6．学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布，描绘B - X曲线。
【实验原理】1．霍尔效应法测量磁场原理霍尔效应从本质上讲是指运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起偏转的现象。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固定材料中时，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。
对于图3-20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' 方向电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场—霍尔电场，电场的指向取决于试样的导电类型。
图3-20 霍尔效应法测量磁场原理显然，该电场阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受到的横向电场力eE H与洛伦兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有eE H （3-44）v eB其中H E 为霍尔电场，v 是载流子在电场方向上的平均漂移速度。
设试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则bd v ne I S = （3-45）由式（3-44）和式（3-45）可得dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1（3-46） 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。
实验8 霍尔效应法测量磁场A4
实验八 霍尔效应法测量磁场【实验目的】1．了解霍尔器件的工作特性。
2．掌握霍尔器件测量磁场的工作原理。
3．用霍尔器件测量长直螺线管的磁场分布。
4．考查一对共轴线圈的磁耦合度。
【实验仪器】长直螺线管、亥姆霍兹线圈、霍尔效应测磁仪、霍尔传感器等。
【实验原理】1．霍尔器件测量磁场的原理图1 霍尔效应原理如图1所示，有－N 型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L ，宽为b ，厚为d ，其四个侧面各焊有一个电极1、2、3、4。
将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流I ，则电子将沿负I 方向以速度运动，此电子将受到垂直方向磁场B 的洛仑兹力m e F ev B =⨯作用，造成电子在半导体薄片的1测积累过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。
因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场H E ，该电场对电子的作用力H H F eE =，与m e F ev B =⨯反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压H U ，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压叫霍尔电压H U ，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。
如果半导体中电流I 是稳定而均匀的，可以推导出H U 满足：H H H IBU R K IB d=⋅=⋅， 式中，H R 为霍耳系数，通常定义/H H K R d =，H K 称为灵敏度。
由H R 和H K 的定义可知，对于一给定的霍耳传感器，H R 和H K 有唯一确定的值，在电流I 不变的情况下，与B 有一一对应关系。
2．误差分析及改进措施I由于系统误差中影响最大的是不等势电势差，下面介绍一种方法可直接消除不等势电势差的影响，不用多次改变B 、I 方向。
如图2所示，将图2中电极2引线处焊上两个电极引线5、6，并在5、6间连接一可变电阻，其滑动端作为另一引出线2，将线路完全接通后，可以调节滑动触头2，使数字电压表所测电压为零，这样就消除了1、2两引线间的不等势电势差，而且还可以测出不等势电势差的大小。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】霍尔效应法测磁场
实验4.14 霍尔效应法测磁场一、实验目的1)学习霍尔效应的物理过程和负效应的产生原理和消除方法2)学习应用霍尔效应测量磁场的原理方法二、实验仪器霍尔效应实验组合仪三、实验原理霍尔传感器是利用霍尔效应支撑的磁敏传感器，如图所示，输出的霍尔电压V H=K H I S B式中，K H为传感器灵敏度，I S为电流，B=K M I M为传感器测得的磁感应强度。
每个传感器的K H都不同。
利用传感器测磁场要先测定K H。
I S为恒流源，B由励磁电流I M激发，（K M为单位电流流过线圈时的磁感应强度，仪器上标出）。
实验中恒流源输出工作电流I S、励磁电流I M,在相应条件下测出霍尔电压V H即可标定灵敏度。
为研究霍尔传感器的稳定性以及工作范围，本实验利用霍尔传感器进行输出霍尔电压V H和传感器工作电流I S或磁感应强度B等物理量之间的研究霍尔效应原理一块宽为b，厚为d的矩形半导体薄片（N型，载流子为电子），沿着y方向加一恒定工作电流I S，x方向上加一恒定磁场B，就有洛伦兹力f B=evB（1）。
E 为运动电荷电量，v为电荷速度，f B沿z轴负向。
在洛伦兹力的作用下，样品中的电子偏离原来的移动方向向样品下方运动聚集。
随着电子偏移累积，上方出现正电荷（空穴），形成了上下的霍尔电场。
根据E=V H/b，在A和A′面有霍尔电压V H。
当电厂建立后，它会给运动点和施加一个与洛伦兹力凡响的电场力f E=eE H。
随着电子继续积累，E H的电场力f H逐渐增大，当电场力和洛伦兹力平衡，电子的积累也达到动态平衡，两个面之间形成稳定的霍尔电场E H。
则有E H=evB （2）e V Hb=evB （3）设载流子浓度为n，则六斤半导体的电流密度为j=env （4）v=jne=I Sbdne（5）则（5）中，b为半导体片宽度，d为厚度，e为载流子电量。
将（5）代入（3），令R H=1/en，得V H=I S Bend=R HI S Bd（6）其中R H为霍尔系数，为反映霍尔效应强弱的重要参数。
霍尔效应法测磁场的实验报告
霍尔效应法测磁场的实验报告一、实验目的本实验旨在通过霍尔效应法测量不同磁场强度下的霍尔电压，并计算出磁场的大小。
二、实验原理1. 霍尔效应当导体中有电流流过时，如果将另一个垂直于电流方向和导体面的磁场施加在导体上，则会产生一种称为霍尔效应的现象。
该效应表明，在垂直于电流方向和导体面的方向上，将会产生一个电势差，这个电势差就叫做霍尔电压。
2. 磁场大小计算公式根据霍尔效应原理，可以得到计算磁场大小的公式为：B = (VH/IR)×1/K其中，B表示磁场强度；VH表示测得的霍尔电压；I表示通过样品的电流；R表示样品材料的电阻率；K表示霍尔系数。
三、实验器材1. 万用表2. 稳压直流电源3. 磁铁4. 霍尔元件四、实验步骤及数据处理1. 将稳压直流电源接入到霍尔元件上，并设置合适的输出电压和输出电流。
2. 将磁铁放置在霍尔元件的两侧，使磁场垂直于霍尔元件的平面。
3. 测量不同磁场强度下的电压值，并记录数据。
4. 计算出每个电压值对应的磁场大小，并绘制磁场强度与电压之间的关系曲线。
5. 根据实验数据计算出样品材料的电阻率和霍尔系数，并进行比较分析。
五、实验结果分析通过实验测量得到了不同磁场强度下的霍尔电压，根据计算公式可以得到相应的磁场大小。
绘制出了磁场强度与电压之间的关系曲线，可以看出二者呈现线性关系。
通过计算得到样品材料的电阻率和霍尔系数，可以发现不同样品材料具有不同的电阻率和霍尔系数，这也说明了不同材料对于磁场强度的响应程度是不同的。
六、实验结论本次实验通过测量霍尔效应法测量了不同磁场强度下的霍尔电压，并计算出了相应的磁场大小。
通过数据处理得到了样品材料的电阻率和霍尔系数，并进行了比较分析。
实验结果表明，不同材料对于磁场强度的响应程度是不同的，这也为磁场探测提供了一定的参考依据。
霍尔效应测磁场实验步骤
霍尔效应测磁场实验步骤霍尔效应是一种基于洛伦兹力的物理现象，利用该现象可以测量磁场的强度。
下面将介绍一种利用霍尔效应测磁场的实验步骤。
实验步骤如下：1. 准备实验装置：首先需要准备一个霍尔元件、一个恒定电流源、一个恒定磁场源和一个电压测量仪器。
霍尔元件是实验中必需的关键元件，它具有精确的尺寸和材料特性，能够产生稳定的霍尔电压。
2. 将霍尔元件固定在实验台上，并连接电路：将霍尔元件固定在实验台上，然后将电路连接起来。
首先将恒定电流源的正极和负极分别连接到霍尔元件的两个接线端，并确保电流的方向与霍尔元件的方向垂直。
接下来，将电压测量仪器的两个探头分别连接到霍尔元件的两个接线端，以测量霍尔电压。
3. 施加恒定磁场：利用磁场源产生一个恒定的磁场，并将其垂直于霍尔元件和电流方向。
可以通过调节磁场源的位置和强度来实现磁场的控制和调节。
4. 测量霍尔电压：在施加恒定磁场的同时，使用电压测量仪器测量霍尔电压。
霍尔电压的大小和方向与磁场的强度和方向有关。
霍尔电压的测量可以通过调节电压测量仪器的量程和灵敏度来实现。
5. 分析实验数据：根据测得的霍尔电压值，可以利用霍尔效应的数学表达式计算出磁场的强度。
霍尔效应的数学表达式与霍尔元件的几何形状和材料特性有关，可以在实验前进行理论计算和准备。
需要注意的是，在进行实验前应该先校准实验装置，确保各个元件的性能和参数都正常。
此外，实验过程中应尽量避免干扰源的存在，以确保测量结果的准确性。
总结：通过以上步骤，我们可以利用霍尔效应来测量磁场的强度。
霍尔效应测磁场的实验步骤包括准备实验装置、连接电路、施加恒定磁场、测量霍尔电压和分析实验数据。
通过实验测量和数据分析，我们可以得到磁场的强度值。
霍尔效应测磁场的实验方法简单易行，广泛应用于科研实验和工程技术领域。
实验四霍尔法测磁场【实验目的】1掌握霍尔元件的工作原理。2学习
实验四霍尔法测磁场【实验目的】1掌握霍尔元件的工作原理。
2学习实验四霍尔法测磁场【实验目的】1. 掌握霍尔元件的工作原理。
2. 学习用霍尔效应测量磁场的原理和方法。
3. 掌握螺线管内磁感应强度与位置之间的关系。
4. 掌握螺线管内磁感应强度与通电电流强度间的关系。
【实验仪器】螺线管磁场测试仪、长直螺线管磁场装置、双刀换向开关、稳压电源、导线等【实验原理】霍尔元件是一块矩型半导体薄片,设其长为L 宽为b,厚为 d,放入磁场中,磁场方向与薄片垂直。
在半导体薄片上沿垂直于磁场B的方向通以恒定电流Is,这时磁场对半导体片中定向迁移的载流子(电子或空穴)就有洛伦兹力的作用。
设载流子的电荷为q,漂移速度为ν,则洛伦兹力的大小及方向可以写为在洛伦兹力的作用下,载流子的运动方向发生偏转,使电荷在半导体片的相对两侧面 P及Q上聚集起来,两侧面之间将出现电势差UH,即霍尔电压。
在霍尔效应中,载流子在薄片侧面的聚集不会无限的进行下去,因为侧面聚集的电荷在薄片中形成横向电场。
设电场强度为E,方向由C 指向H ,此电场对载流子的作用力大小为可以看出,电场力的方向与洛伦兹力的方向相反。
当两力达到平衡状态,在半导体片中形成一个稳定的电场。
此时半导体片中的横向电场强度为两侧面的霍尔电压也达到一稳定值设n为半导体片中载流子浓度,则可以得到RH称为霍尔系数,单位为毫伏? 毫米/毫安? 千高斯(mV ? mm/mA? kGS)。
KH称为霍尔元件的灵敏度,其单位是毫伏/ 毫安? 千高斯mV/mA ? kGS 。
? 应该指出上式是在假定理想情形下得到的。
实际测量时测得的值并不只是UH,还包括了其它因素带来的附加电压,因而根据UH计算出的磁感应强度B也不准确。
主要的附加电压是由于电极位置不对称产生的电势差(不等位电势):因为制作霍尔元件时很难使A,A′两点在同一等位面上,因此即使不加磁场,只要有电流Is通过,就有电势差U0产生,U0IsR(R是A,A′所在的两个等势面之间的电阻),U0的正负与流过霍尔片的电流Is的方向有关,与磁场无关。
霍尔效应法测量磁场实验报告
霍尔效应法测量磁场实验报告霍尔效应法测量磁场实验报告引言：磁场是物理学中一个重要的概念，它在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
为了准确测量磁场的强度和方向，科学家们发明了多种测量方法。
其中一种常用的方法是利用霍尔效应进行测量。
本实验旨在通过霍尔效应法测量磁场，探究霍尔效应的原理和应用。
实验步骤：1. 实验仪器准备：将霍尔元件、电源、数字万用表等仪器连接好，确保电路连接正确。
2. 调整电路：通过调整电源电压和电流，使得霍尔元件正常工作。
3. 测量电压：用数字万用表测量霍尔元件产生的电势差（霍尔电压）。
4. 改变磁场：通过改变磁场的强度和方向，观察霍尔电压的变化。
5. 记录数据：记录不同磁场条件下的霍尔电压数值，并绘制磁场与霍尔电压的关系曲线。
实验原理：霍尔效应是指当电流通过导体时，如果该导体处于垂直于磁场的情况下，就会在导体两侧产生一种电势差，即霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁场的强度和方向有关。
根据霍尔效应的原理，我们可以通过测量霍尔电压来间接测量磁场的强度和方向。
实验结果：在实验中，我们改变了磁场的强度和方向，观察到了相应的霍尔电压变化。
当磁场的强度增加时，霍尔电压也随之增加；当磁场的方向改变时，霍尔电压的正负号也会相应改变。
通过记录数据和绘制曲线，我们可以清晰地看到磁场与霍尔电压之间的关系。
实验讨论：通过实验，我们验证了霍尔效应法测量磁场的可行性。
然而，实验中也存在一些误差和不确定性。
首先，霍尔元件本身的参数和性能可能会对实验结果产生影响。
其次，电路连接的稳定性和准确性也会对测量结果产生影响。
在实际应用中，我们需要对这些因素进行充分考虑，并采取相应的措施来减小误差。
实验应用：霍尔效应法广泛应用于磁场测量和传感器技术中。
通过利用霍尔效应，我们可以制造出各种类型的磁场传感器，用于测量和控制磁场。
例如，在电动汽车中，霍尔效应传感器可以用于测量电动机的转速和位置，从而实现精确的控制。
此外，霍尔效应还可以应用于磁存储器、磁共振成像等领域。
用霍尔效应测量磁场实验报告
用霍尔效应测量磁场实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、学会使用霍尔效应测量磁场的方法。
3、掌握霍尔电压的测量和数据处理。
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。
假设导体中的载流子是自由电子，它们在电场 E 和磁场 B 的作用下会受到洛伦兹力 F ＝ e(v×B)，其中 e 为电子电荷量，v 为电子的平均定向移动速度。
当电子受到的洛伦兹力与电场力平衡时，即 e(v×B) ＝ eE，可得 E ＝ v×B。
此时在垂直于电流和磁场的方向上会产生霍尔电场 EH，霍尔电场对电子的作用力与洛伦兹力方向相反。
当霍尔电场对电子的作用力与洛伦兹力相等时，达到稳定状态，此时霍尔电压 VH ＝ EH·b，其中 b为导体在磁场方向上的宽度。
根据霍尔效应的公式：VH ＝ KH·I·B，其中 KH 为霍尔元件的灵敏度，I 为通过霍尔元件的电流，B 为磁场强度。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪，包括霍尔元件、励磁电流源、工作电流源、数字电压表等。
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，确保连接牢固。
2、调节励磁电流源，使磁场强度逐渐增加，同时记录对应的霍尔电压。
3、改变工作电流的方向，重复步骤 2，测量并记录数据。
4、用特斯拉计测量磁场强度，与通过霍尔效应测量得到的结果进行对比。
五、实验数据记录与处理｜励磁电流（A）｜工作电流（mA）｜霍尔电压（mV）｜磁场强度（T）｜｜｜｜｜｜｜05|10|25|01|｜05|20|50|01|｜10|10|50|02|｜10|20|100|02|根据实验数据，绘制霍尔电压与励磁电流、工作电流的关系曲线，并通过线性拟合求出霍尔元件的灵敏度 KH。
六、实验结果分析1、从实验数据可以看出，霍尔电压与励磁电流和工作电流都成正比关系，符合霍尔效应的基本原理。
霍尔效应测量磁场实验报告
实
验
报
告
实验名称霍尔效应测量磁场
专业班级：组别：
姓名：学号：
合作者：日期：
B
图3.4-1N型半导体
图1N型半导体
图2励磁电流与磁感应强度的B-I曲线图
轴方向磁感应强度的分布
0.0 2.0 4.0 6.08.010.015.020.0-43-65-119-189-198-198-193-188图3电磁铁间隙内B-x 曲线图
电磁铁间隙内磁感应强度的y 方向分布（500=B
I mA ，S I =10.00mA
．电磁铁中心处磁感应强度为T 15.1=B 。
图4电磁铁间隙内B-y 曲线图
H eE evB
=霍尔电压H U 的大小为
1S S
H H H I B I B
U E b R ne d d
==
=H R 称为霍尔系数，令1H H R K d ned
=
=，则H H S U K I B
=（3）结合电路图可以判断工作电流流入霍尔元件的方向，通过判断螺线管的绕行方向和励磁电流的流向可以判断电磁铁中的磁感应强度方向，最后结合霍尔电压表头上读数的正负可判断半导体的类型。
（4）若霍尔元件与磁场方向不垂直，则测量出的磁感应强度值减小。
若稍微转动霍尔元件在磁场中的方向，若霍尔电压值变小，则说明霍尔元件表面与磁场方向垂直。
北京大学物理实验报告：霍尔效应测量磁场(pdf版)
霍尔效应测量磁场【实验目的】(1) 了解霍尔效应的基本原理(2) 学习用霍尔效应测量磁场【仪器用具】仪器名参数电阻箱∅霍尔元件∅导线∅SXG-1B毫特斯拉仪±(1% +0.2mT) PF66B型数字多用表200 mV档±(0.03%+2)DH1718D-2型双路跟踪稳压稳流电源0~32V 0~2A Fluke 15B数字万用表电流档±(1.5%+3)Victor VC9806+数字万用表200 mA档±(0.5%+4)【实验原理】(1)霍尔效应法测量磁场原理若将通有电流的导体至于磁场B之中，磁场B(沿着z轴)垂直于电流I S(沿着x轴)的方向，如图1所示则在导体中垂直于B和I S方向将出现一个横向电位差U H，这个现象称之为霍尔效应。
图 1 霍尔效应示意图若在x方向通以电流I S，在z方向加磁场B，则在y方向A、A′两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场.当载流子所受的横向电场力F E洛伦兹力F B相等时：q(v×B)=qE此时电荷在样品中不再偏转，霍尔电势差就有这个电场建立起来。
N型样品和P型样品中建立起的电场相反，如图1所示，所以霍尔电势差有不同的符号，由此可以判断霍尔元件的导电类型。
设P型样品的载流子浓度为p，宽度为w，厚度为的d。
通过样品电流I S=pqvwd，则空穴速率v=I S/pqwd，有U H=Ew=I H Bpqwd=R HI H Bd=K H I H B其中R H=1/pq称为霍尔系数，K H=R H/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度。
(2)霍尔元件的副效应及其消除方法在实际测量过程中，会伴随一些热磁副效应，这些热磁效应有：埃廷斯豪森效应：由于霍尔片两端的温度差形成的温差电动势U E能斯特效应：热流通过霍尔片在其端会产生电动势U N里吉—勒迪克效应：热流通过霍尔片时两侧会有温度差产生，从而又产生温差电动势U R除此之外还有由于电极不在同一等势面上引起的不等位电势差U0为了消除副效应，在操作时我们需要分别改变IH和B的方向，记录4组电势差的数据当I H正向，B正向时：U1=U H+U0+U E+U N+U R当I H负向，B正向时：U2=−U H−U0−U E+U N+U R当I H负向，B负向时：U3=U H−U0+U E−U N−U R当I H正向，B负向时：U4=−U H+U0−U E−U N−U R取平均值有14(U1−U2+U3−U4)=U H+U E≈U H(3)测量电路图 2 霍尔效应测量磁场电路图霍尔效应的实验电路图如图所示。
霍尔效应测量磁场实验报告
霍尔效应测量磁场实验报告霍尔效应测量磁场实验报告引言：霍尔效应是指当电流通过导体时，垂直于电流方向的磁场会引起导体中的电荷分布不均匀，从而产生电势差。
这一效应在磁场测量中有着广泛的应用。
本实验旨在通过使用霍尔效应测量磁场的方法，了解霍尔效应的原理，并通过实验验证霍尔效应的可行性。
实验仪器和材料：1. 霍尔效应测量仪2. 磁铁3. 电源4. 导线5. 铜片实验步骤：1. 将霍尔效应测量仪连接到电源上，确保电源正常工作。
2. 将磁铁放置在霍尔效应测量仪的一侧，使其产生一个均匀的磁场。
3. 将铜片固定在测量仪的另一侧，使其与磁场垂直。
4. 调整电源的电流大小，记录下相应的电势差值。
5. 移动磁铁的位置，重复步骤4，记录不同位置下的电势差值。
6. 根据记录的数据，绘制出电势差与磁场强度的关系曲线。
实验结果：根据实验数据绘制的曲线显示，电势差与磁场强度之间存在线性关系。
随着磁场强度的增加，电势差也随之增加。
这一结果与霍尔效应的原理相符。
讨论：在本实验中，我们利用霍尔效应测量了磁场的强度。
霍尔效应的基本原理是，当导体中的电荷受到磁场的作用时，会在导体内部产生一个电势差。
通过测量这个电势差，我们可以间接地得到磁场的强度。
在实验中，我们使用了铜片作为导体。
铜具有良好的电导率和热导率，因此非常适合用于霍尔效应的测量。
通过调整电流大小和移动磁铁的位置，我们可以得到不同磁场强度下的电势差值。
通过绘制电势差与磁场强度的关系曲线，我们可以得到一个直观的结果。
实验结果显示，电势差与磁场强度之间存在线性关系。
这一结果与霍尔效应的原理相符。
根据霍尔效应的数学表达式，电势差与磁场强度之间的关系应该是线性的。
因此，我们的实验结果验证了霍尔效应的可行性。
结论：通过本实验，我们成功地利用霍尔效应测量了磁场的强度。
实验结果显示，电势差与磁场强度之间存在线性关系，这与霍尔效应的原理相符。
因此，我们可以得出结论，霍尔效应是一种可靠的测量磁场的方法。
霍尔效应测磁场实验报告(共7篇)
篇一：霍尔元件测磁场实验报告用霍尔元件测磁场前言：霍耳效应是德国物理学家霍耳（a.h.hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。
由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。
六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。
利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。
由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。
此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。
近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。
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耳器件，会有更广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。
教学目的：1. 了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。
2. 掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。
3. 学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。
教学重难点： 1. 霍尔效应2. 霍尔片载流子类型判定。
实验原理如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中，其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（m、n和p、s），径电极m、n 通以直流电流ih，则在p、s极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。
这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。
图片已关闭显示，点此查看假设霍尔片是由n型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极m、n上通过的电流由m极进入，n极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流is的方向相反为v,运动的载流子在磁场b中要受到洛仑兹力fb的作用，fb=ev×b，电子在fb的作用下，在由n→m运动的过程中，同时要向s极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（p极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差vh，即霍尔电势差。
大学物理实验讲义实验12用霍尔效应法测量磁场
实验 16 用霍尔效应法测量磁场在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范围可从 10 15 ~ 103 T（特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。
常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。
一般地，霍尔效应法用于测量 10 4 ~ 10 T 的磁场。
此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。
但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。
用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显著的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（ N 型或 P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。
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，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，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，将有更为广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。
【实验目的】1.了解霍尔效应产生的机理。
2.掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。
3.学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。
4.研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。
【仪器用具】TH-H/S 型霍尔效应 /螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。
【实验原理】1.霍尔效应产生的机理置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879 年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。
特别是在半导体样品中，霍尔效应更加明显。
霍尔电压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。
霍尔效应法测磁场实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除霍尔效应法测磁场实验报告篇一：物理实验报告3_利用霍尔效应测磁场实验名称：利用霍耳效应测磁场实验目的：a．了解产生霍耳效应的物理过程；b．学习用霍尔器件测量长直螺线管的轴向磁场分布；c．学习用“对称测量法”消除负效应的影响，测量试样的Vh?Is和Vh?Im曲线；d．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
实验仪器：Th－h型霍尔效应实验组合仪等。
实验原理和方法：1.用霍尔器件测量磁场的工作原理如下图所示，一块切成矩形的半导体薄片长为l、宽为b、厚为d，置于磁场中。
磁场b垂直于薄片平面。
若沿着薄片长的方向有电流I通过，则在侧面A和b间产生电位差Vh?VA?Vb。
此电位差称为霍尔电压。
半导体片中的电子都处于一定的能带之中，但能参与导电的只是导带中的电子和价带中的空穴，它们被称为载流子。
对于n型半导体片来说，多数载流子为电子；在p型半导体中，多数载流子被称为空穴。
再研究半导体的特性时，有事可以忽略少数载流子的影响。
霍尔效应是由运动电荷在磁场中收到洛仑兹力的作用而产生的。
以n型半导体构成的霍尔元件为例，多数载流子为电子，设电子的运动速度为v，则它在磁场中收到的磁场力即洛仑兹力为Fm??ev?bF的方向垂直于v和b构成的平面，并遵守右手螺旋法则，上式表明洛仑兹力F的方向与电荷的正负有关。
自由电子在磁场作用下发生定向便宜，薄片两侧面分别出现了正负电荷的积聚，以两个侧面有了电位差。
同时，由于两侧面之间的电位差的存在，由此而产生静电场，若其电场强度为ex，则电子又受到一个静电力作用，其大小为Fe?eex电子所受的静电力与洛仑兹力相反。
当两个力的大小相等时，达到一种平衡即霍尔电势不再变化，电子也不再偏转，此时，ex?bV两个侧面的电位差Vh?exb由I?nevbd及以上两式得Vh?[1/(ned)]Ib其中：n为单位体积内的电子数；e为电子电量；d为薄片厚度。
令霍尔器件灵敏度系数则Vh?IsVh?KhIb若常数Kh已知，并测定了霍尔电动势Vh和电流I就可由上式求出磁感应强度b的大小。
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霍尔效应实验报告
PB07210134 高航
实验原理见预习报告. 实验内容:
1. 保持0.450m I A 不变，使I m 从0.50到4.50变化测量V H .
可以通过改变I S 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I S 和B 组合的V H ,即
画出线形拟合直线图：
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------
A 0.11556 0.13364
B 3.16533 0.0475
------------------------------------------------------------ R SD N P
------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 <0.0001
2.保持I S=4.5mA ,测量I m—V h关系
0246810
121416Y A x i s T i t l e
X Axis Title
Im(A)
Vh(mV)
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------ A 0.13389 0.13855 B 31.5 0.49241
------------------------------------------------------------
R SD N P
------------------------------------------------------------ 0.99915 0.19071 9 <0.0001
基本满足线性要求。
2. 判断类型
经观察电流由A ’向A 流,B 穿过向时电势上低下高所以载流子是正电荷空穴导电。
4．计算R H ，n ，σ，μ
线圈参数=5200GS/A ；d=0.50mm ；b=4.0mm ；L=3.0mm 取Im=0.450A ；由线性拟合所得直线的斜率为3.165（Ω）。
d
B
I R V s H
H =； B=Im*5200GS/A=2340T ；有4744.3=d
B
R H Ω。
若取d 的单位为cm ；
磁场单位GS ；电位差单位V ；电流单位A ；电量单位C ；代入数值,
得R H =6762cm 3/C 。
n=1/R H e=9.24E 14/cm -3。
bd
V L
I s σσ=
=0.0473(S/m)； H R σμ==3.198(cm 2/Vs)。
思考题：
1、若磁场不恰好与霍尔元件片底法线一致，对测量结果有何影响，如果用实验方法判断B 与元件发现是否一致？
答：若磁场方向与法线不一致，载流子不但在上下方向受力，前后也受力（为洛仑兹力的两个分量）；而我们把洛仑兹力上下方向的分量当作合的洛仑兹力来算，导致测得的Vh 比真实值小。
从而，RH 偏小，n 偏大；σ偏大；μ不受影响。
可测量前后两个面的电势差。
若不为零，则磁场方向与法线不一致。
2、能否用霍尔元件片测量交变磁场？
答：不能，电荷交替在上下面积累，不会形成固定的电势差，所以不可能测量交变的磁场。