霍尔效应及磁场的测量

C.每个点都应用对称测量法消除霍尔元件的副效应.
实验操作要求
IM(mA) V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) VH(mV)
IM-VH 关系 （位置在0mm处）
0 50 100 150 200 400 800 850 900 950 1000
IM-VH 关系曲线
IM/mA
500 400 300 200 100
霍尔电势差的产生和确定
B• + + + + + +
I
v
FE
b
H
FB
------
VH
FBFE
evB eVH b
IHnevbd
VH e1ndIHB
VHKHIHB
KH称为霍尔元件的灵敏度，是一个常数，单位为 mV/(m•AT)
VHKHIHB
由上式可看出，若已知霍尔片的灵敏度KH，只需分 别测出霍尔电流IH及霍尔电势差VH就可以算出磁场B
C. 每个点都应用对称测量法消除霍尔元件的 副效应。
实验操作要求
磁场沿水平方向的B~X分布 （IM=600mA）
x (mm) 0 4 8 12 13 14 15 16 17 18 19 20 V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) VH(mV)
B(T)
电磁铁气隙磁场沿水平方向的分布B－X图
I
v
FE
b
H
F
- - - -B - -
V H
B
- - - - - -
IH
v
FB
FE
++++++
VH
VH>0
VH<0
实验报告基本要求：字迹清晰，文理通顺，图表正 确，数据完备和结论明确 实验报告内容包括： （1）实验名称 （2）实验目的
(3)实验仪器（名称、规格、型号、编号等） （4）实验原理：原理图、电路图、主要计算公式 （5）实验步骤 （6）数据处理：原始数据重新列表并计算处理 （7）实验结论：阐述得到的规律特征及分析 （8）签字数据
不等位效应,是两侧的电极不在同一等势面上引起的，当IH 通过电流端时，即使不加磁场也会有电势差V0产生，其方向 随IH方向而改变。
这些负效应值的正负与电流和磁场的方向有关， 采用电流和磁场换向的对称测量法，基本上就能把 副效应的影响从测量结果中消除。
I, B I, B
I, B
I, B
V 1 V H V 0 V N V L V E
的大小，这就是霍尔效应测磁场的基本原理。
*一般要求霍尔元件的灵敏度KH愈大愈好。KH与载流子
浓度n成反比，半导体内载流子浓度远比金属载流子浓
度小，所以都用半导体材料作为霍尔元件，KH与材料片
厚d成反比,因此霍尔元件都做得很薄,一般只有0.2mm厚.
霍尔元件副效应及消除
在实际测量过程中，还会伴随一些热磁副效应， 它使所测得的电压不只是VH还会附加另外一些 电压，给测量带来误差。 这些热磁效应有
供实验装置电源和
显示霍尔电压的数
值。左面的恒流源
提供电磁铁提供励 磁 电 流 IM， 右面 的 恒流源提供霍尔工 作 电 流 IH ， 中 间 的 电压表显示霍尔电 压VH的大小。
实验测量
图1 霍尔效应
VHKHIHB
*确定仪器的KH和IH，并记 录下来，方可开始实验。
实 验 仪 器
对称法消除负效应——换向开关
*本实验中磁场由励磁电流来激励产生， 磁场方向与电流方向有关，未知励磁 线圈绕向的情况下如何判断磁场方向？
*如何判断载流子类型
B• + + + + + +
I
v
FE
b
H
FB
------
V H
B
•- - - - - -
IH
v
FE
FB
++++++
VH
VH>0
VH<0
*如何判断磁场方向
B• + + + + + +
1.埃廷斯豪森效应 2.能斯脱效应
3.里纪-勒杜克效应
4.不等位效应
霍尔元件副效应及消除
埃廷斯豪森效应，是由于霍尔片两端有温度差，从而产生 温差电动势VE，它与霍尔电流IH、磁场B方向有关。
能斯脱效应，是由于当热流通过霍尔片在其两侧会有电动 势VN产生，只与磁场B和热流有关。
里纪-勒杜克效应,是当热流通过霍尔片时, 两侧会有温度差 产生,从而又产生温差电动势VL,它同样与磁场B及热流有关.
V 2 V H V 0 V N V L V E
V 3 V H V 0 V N V L V E V 4 V H V 0 V N V L V E
பைடு நூலகம்
VH
VE
V1
V2
V3 4
V4
VEVH
VH
V1 V2
V3 4
V4
VAA－1 电压测量双路恒流电源
MR－1 磁阻效应实验装置
2
3
1
4
实验测量电路如左 图 所 示 ,VAA 电 压 测 量双路恒流电源提
电源
电源
电源
SH500A型
SH500型
霍尔元件 IM
实验操作要求
测量电磁铁间隙磁场沿水平方向的分布,
画出分布图(B-X图)(IM=600mA);
A.将霍尔控制电流调至设定值， SH500型 IH=9.00mA; SH500-A型 IH=2.00mA；
B. 测量单边水平方向磁场分布(0~20mm)， 0~12mm每隔4mm测一点，13~20mm每隔 1mm测一点；
0 0
200
400
600
800
1000
VH/mV
注意事项
1. 励磁电流与霍尔电流的输入端不可接错; 2. 两种霍尔效应实验仪的工作电流不得超过:
SH500型 IH<10.00mA; SH500-A IH<2.50mA. 3. 实验仪的换相开关需自己连接.
作业
讲义中思考题1、2
课堂思考
*半导体材料有N型（电子型）和P型(空 穴型）两种，前者载流子为电子，带负 电；后者载流子为空穴，相当于带正电 的粒子。如何判断材料的导电类型？
霍尔效应及磁场的测量
实验目的
1. 了解霍尔效应的基本原理，掌握用霍尔效 应测量磁场的方法。
2. 学习用对称测量法消除霍尔元件的副效应。
实验原理
图1 霍尔效应
导体或半导体薄膜材料在 外加电场作用下，载流子 产生定向运动，运动的电 荷在磁场中受到洛仑兹力 作用使电荷产生横向的偏 转，由于样品有边界，所 以偏转的载流子将在边界 积累起来，产生一个横向 电场EH，这个现象称为霍 尔效应，该电场称为霍尔 电场。应用这种效应做成 的传感器称为霍尔元件。
B/mT
B-X
300
200
100
0
-20
-10
0
10
20
X/mm
实验操作要求
测量励磁电流与霍尔电压的IM-VH关系曲线
A.将霍尔控制电流调至设定值: SH500型IH=9.00mA; SH500-A型IH=2.00mA
B.励磁电流IM在0~200mA,800mA~1000mA范围内 每隔50mA测一点,200mA~800mA范围内每隔 200mA测一点;