北京师范大学实验报告变温霍尔效应1
变温霍尔效应
变温霍尔效应摘要：在本实验中，我们利用CTHM-1型变温霍尔效应仪中的恒温器和控温仪来控制温度，改变电流方向和磁场方向来消除某些副作用，采用范德堡测试法，来测得不同温度下样品的霍尔电压U，进而通过公式和已知的条件来求得不同温度下的霍尔系数R和载流子浓度n 从而得到和验证了样品霍尔系数是随温度改变的，并确定了他们随温度改变的具体情况与图像。
关键词：磁场电流载流子变温霍尔效应引言：对通电的导体或半导体施加一与电流方向相垂直的磁场，则在垂直与电流和磁场方向上有一横向电位差出现，这现象于1879年物理学家霍尔所发现，故成为霍尔效应。
在20世纪的前半个世纪，霍尔系数及电导率的测量一直推动着固体导电理论的发展，特别是在半导体电子理论的发展中，它起着尤为重要的作用。
霍尔系数及电导率的测量是分析半导体纯度及杂质种类的一种有力手段，也可用于研究半导体材料点运输特征，至今任然是半导体材料研究工作中必不可少的一种常备测试方法。
在本实验中，采用范德保测试方法，测量样品霍尔系数及电导率随温度的变化。
可以确定一些主要特征参数——禁带宽度，杂质电离能，电导率，载流子浓度，材料的纯度及迁移率，从而可以进一步探讨导电类型，导电机理及散射机理。
实验原理：半导体内载流子的产生有两种不同的机制：本征激发和杂质电离。
本征激发（如图1）的能量也即温度要求比较高，而杂质电离的温度要求比较低。
多数半导体就参有一定量的浅杂质，参有Ⅲ族元素杂质的半导体为P型半导体（如图2），载流子主要是空穴；参有Ⅴ族元素杂质的半导体为N型半导体（如图3），载流子主要是电子。
图1 本征激发示意图图2 受主杂质电离提供空穴导电图3 施主杂质电离提供电子导电载流子的电导率：半导体电导率也是随温度变化的，其规律如图4。
（1）B点右侧为杂质部分电离的低温区，电导率σ随温度升高而增加。
（2）A,B点之间为杂质电离饱和的温度区，杂质全部电离但本征激发不明显，电导率σ随温度升高而下降。
变温霍尔效应实验报告
变温霍尔效应实验报告引言变温霍尔效应是指在磁场作用下，当导体中有电流通过时，导体的一侧会产生电势差。
这种现象被称为霍尔效应，而当温度也发生变化时，导体中的电阻会发生相应的变化，从而产生变温霍尔效应。
本实验旨在探究变温霍尔效应的基本原理，并通过实验测量和计算，验证其存在和影响因素。
实验步骤1. 准备实验所需材料和设备•霍尔效应测量装置•变温装置•直流电源•电流表•电压表•磁场源2. 搭建实验电路将直流电源、电流表和电压表依次连接，并接入霍尔效应测量装置。
根据实验要求设置合适的电流大小和电压测量范围。
3. 定义实验参数确定实验中需要测量的参数，包括导体的电流、电压以及磁场的大小和方向。
4. 设置变温装置根据实验要求，设置合适的温度范围，并将变温装置与实验电路连接。
5. 测量电流和电压通过直流电源进行电流的调节，并使用电压表分别测量导体两端的电压。
6. 改变温度通过调节变温装置的温度，改变导体的温度，并观察电流和电压的变化。
7. 测量霍尔电压在实验过程中，使用霍尔效应测量装置测量导体侧面产生的霍尔电压。
8. 记录实验数据根据实验步骤和测量结果，记录实验数据，并绘制相应的实验曲线。
结果与讨论通过实验观察和测量，我们可以得到导体在不同温度和磁场下的电流、电压和霍尔电压的变化关系。
根据实验数据，我们可以进一步分析和讨论变温霍尔效应的影响因素和规律。
在实验中，温度的变化会导致导体的电阻发生变化，从而影响电流和电压的测量结果。
此外，磁场的大小和方向也会对霍尔电压的测量产生影响。
通过分析实验数据，我们可以得到不同温度和磁场条件下的霍尔电压的变化趋势，并进一步探究变温霍尔效应的特性和应用。
结论通过本实验，我们验证了变温霍尔效应的存在，并探究了其影响因素和规律。
实验结果表明，导体的温度和磁场对霍尔电压产生明显的影响，可以通过实验数据和计算分析得到相应的变化趋势和数值关系。
变温霍尔效应在实际应用中具有重要意义，可以用于温度测量、磁场测量和物质性质研究等领域。
变温霍尔效应实验报告
变温霍尔效应实验报告变温霍尔效应实验报告引言变温霍尔效应是一种基于霍尔效应的实验现象，通过在材料中施加不同的温度梯度，可以观察到电流产生的变化。
本实验旨在探究变温霍尔效应的原理和应用，并通过实验验证相关理论。
实验目的1. 理解霍尔效应和变温霍尔效应的基本原理；2. 掌握变温霍尔效应实验的操作方法；3. 分析实验数据，验证变温霍尔效应的存在。
实验原理霍尔效应是指当电流通过一块导电材料时，垂直于电流方向施加磁场，会在材料的一侧产生电势差。
这一现象可以用以下公式描述：VH = B * I * RH其中，VH为霍尔电压，B为磁感应强度，I为电流，RH为霍尔系数。
变温霍尔效应则是在霍尔效应的基础上，通过改变材料的温度，观察霍尔电压的变化。
根据热电效应的原理，当材料的温度发生变化时，电子和空穴的浓度会发生变化，从而影响霍尔电压的大小。
实验装置1. 变温霍尔效应实验装置；2. 电源；3. 磁铁。
实验步骤1. 将变温霍尔效应实验装置连接好，并接入电源；2. 调节磁铁的位置和磁场强度，使其垂直于电流方向；3. 设置不同的温度梯度，记录相应的霍尔电压值；4. 根据实验数据，绘制出霍尔电压与温度梯度的关系曲线。
实验结果与分析根据实验数据，我们得到了一组霍尔电压与温度梯度的关系曲线。
从曲线可以看出，在不同的温度梯度下，霍尔电压呈现出不同的变化趋势。
当温度梯度增大时，霍尔电压也随之增大，呈现出线性关系。
这与变温霍尔效应的理论预测相符。
通过分析实验数据，我们可以得出以下结论：1. 变温霍尔效应存在，通过改变温度梯度可以调节霍尔电压的大小；2. 温度梯度与霍尔电压呈线性关系，即温度梯度越大，霍尔电压越大。
实验应用变温霍尔效应在实际应用中具有广泛的潜力。
例如，在热电转换器件中，可以利用变温霍尔效应实现能量的转换和传输。
此外，变温霍尔效应还可以应用于热敏电阻、温度传感器等领域。
结论通过本次实验，我们深入了解了变温霍尔效应的原理和应用。
变温霍尔效应
利用变温霍耳效应确定锑化铟的特性参数摘 要: 本实验通过变温霍尔效应确定锑化铟的特性参数，采用范德堡测试方法测得样品在80.59K 到300K 之间的霍尔电压，并计算出这个温度区域的霍尔系数，得到了样品的霍尔系数随温度变化的曲线，同时通过分析不同温度段霍尔系数的特征得到了杂质的浓度以及迁移率，同时计算出了锑化铟样品的禁带宽度。
关键词：变温霍尔效应 锑化铟 杂质浓度 禁带宽度1、引言霍尔效应是德国物理学家霍尔于1879年在研究载流导体在磁场中受力时发现的。
当电流垂直于外磁场方向通过导体或半导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体或半导体两端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应 ，由此效应产生的电势差为霍尔电压。
在上个世纪的20年代，霍尔系数以及电阻率的测量一直推动着固体导电理论的发展。
变温霍尔效应是测量分析半导体的纯度以及杂质种类的一种有力手段。
由于霍尔效应的测量具有可靠、简单、快捷和提供多种特性参数的优点，因而得到广泛的应用。
用霍尔效应来分析和研究半导体材料导电过程或输运过程 ，在确定材料的电学性质上有独特的作用。
此外，利用霍耳效应制备的霍耳器件在科学研究、工业生产上都有着广泛的应用。
2、实验原理2.1 半导体导电机理根据半导体导电理论，半导体内的载流子的产生不同有两种不同的机理：本征激发和杂质电离。
①本征激发在一定的温度下，由于原子的热运动，价键电子还是有可能获得足够的能量摆脱共价键的束缚，成为可以自由运动的电子。
从能带的角度来看，构成共价键的电子也就是填充价带的电子，电子摆脱共价键而形成一对电子和空穴，就是电子从价带到导带的量子跃迁过程。
在本征半导体的电子——空穴的产生中，每产生一个电子同时也就产生一个空穴。
所以，电子和空穴的浓度保持相等，即n i =n=p 。
由这种方式产生载流子的过程叫做本征激发。
有波尔兹曼统计可以得：)2exp()2exp(23kTE T K kT E E N N p n n g V C vC i -'=--=== (1) 其中N C 和N V 分别为导带和价带有效能级密度，E C 和E V 分别为导带底和价带顶的能量，k’为常数，T 为绝对温度，E g 为禁带宽度，k 为波尔兹曼常数。
变温霍尔效应及其参数测定实验报告
变温霍尔效应及其参数测定实验报告嘿，朋友！咱今天来聊聊变温霍尔效应及其参数测定这个有意思的事儿。
你知道吗？变温霍尔效应就像是一个神秘的魔法，在不同的温度下展现出奇妙的变化。
想象一下，电流在材料中奔跑，就像一群调皮的孩子在操场上嬉戏。
而磁场呢，就像是老师在旁边监督，一有“不听话”的电子，就能通过霍尔效应发现它们的小秘密。
那变温霍尔效应到底是咋回事呢？简单说，就是当材料的温度发生变化时，霍尔电压也会跟着变。
这就好像天气冷热会影响我们的心情一样，温度改变了材料内部电子的状态，从而让霍尔效应也有了不同的表现。
在做这个实验的时候，可不能马虎。
咱得先把实验设备准备好，就像战士上战场要带好武器一样。
各种测量仪器、样品，一个都不能少。
测量的时候，要小心翼翼，就像给小宝宝穿衣服，动作得轻柔。
温度的控制得精准，稍有偏差，可能结果就全乱套啦。
这可不比做饭放盐，多一点少一点还能凑合，这里差一点都不行！还有啊，数据的记录也特别重要。
这就好比记账，每一笔都得清楚明白，要不然最后都不知道钱花哪儿去了。
每一个温度点对应的霍尔电压，都要认真记下来，一个都不能漏。
说到数据分析，那可真是个技术活。
得像侦探破案一样，从那些密密麻麻的数据中找出规律。
看看随着温度的变化，曲线是怎么起伏的，这里面藏着材料的特性呢。
做完实验，得出参数，那感觉就像解开了一道难题，心里别提多有成就感了。
通过这个实验，咱们能更深入地了解材料的性质，为科学研究和实际应用提供有力的支持。
你说，这变温霍尔效应是不是很神奇？咱们通过实验测定参数，就像是打开了一扇通往未知世界的大门，不断探索着科学的奥秘。
这不正是科学的魅力所在吗？所以啊，朋友们，好好去研究变温霍尔效应及其参数测定吧，说不定你就能有惊人的发现！。
霍尔效应实验报告(共8篇)
篇一：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。
同时，电场作用于电子的力为 fe??eeh??evh/l 式中eh为霍尔电场强度，vh为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，fl??fe ?vh/l （1）设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为 is?ne （2）由（1），（2）两式可得 vh?ehl?ib1isbrhs （3）nedd即霍尔电压vh（a、b间电压）与is、b的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数rh?1称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导ne率σ=neμ的关系，还可以得到：rh??/ （4）式中?为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。
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。
变温霍尔效应北京师范大学解析
变温霍耳效应实验日期：2013.11.11 指导老师：王亚非【摘要】：本实验我们研究了样品（锑化铟）的霍尔系数随温度的变化情况。
利用液氮控制样品的温度，通过测量不同温度下的霍尔电压来计算出变温情况下的霍尔系数，画出温度80-300k 范围内样品的()T ln 1/H H N RL H V T R T V V R T --+--、、和曲线来研究禁带宽度、载流子浓度、迁移率本实验采用范德堡法，通过控温的方式测量了碲镉汞单晶样品的霍耳电压、副效应电压以及霍耳系数随温度的变化。
【关键词】：霍尔效应 禁带宽度 迁移率 半导体 范德堡法 一、引言1879年，霍尔在研究通有电流的导体在磁场中受力的情况时，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为“霍尔效应”。
在半导体材料中，霍尔效应比在金属中大几个数量级，引起人们对它的深入研究。
霍尔效应的研究在半导体理论的发展中起了重要的推动作用，直到现在，霍尔效应的测量仍是研究半导体性质的重要实验方法。
利用霍尔效应，可以确定半导体的导电类型和载流子浓度，利用霍尔系数和电导率的联合测量，可以用来研究半导体的导电机构(本征导电和杂质导电)和散射机构(晶格散射和杂质散射)，进一步确定半导体的迁移率、禁带宽度、杂质电离能等基本参数。
测量霍尔系数随温度的变化，可以确定半导体的禁带宽度、杂质电离能及迁移率的温度特性。
根据霍尔效应原理制成的霍尔器件，可用于磁场和功率测量，也可制成开关元件，在自动控制和信息处理等方面有着广泛的应用。
二、实验原理1、半导体内的载流子根据半导体导电理论，半导体内载流子的产生有两种不同的机制：本征激发和杂质电离。
(1)本征激发:在本征半导体中的电子-空穴对的产生过程中，每产生一个电子，同时也产生一个空穴，所以，电子和空穴密度保持相等，即i n n p == ，称为本征载流子密度。
本征载流子密度是指由半导体本身提供载流子，不受外来掺杂的影响，这种载流子的产生过程叫做本征激发。
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。
变温霍尔效应 实验报告
变温霍尔效应实验报告【实验原理】1. 霍尔效应和霍尔系数霍耳效应原理设一块半导体的x 方向上有均匀的电流ＩX 流过，在z 方向上加有磁场Ｂz ，则在这块半导体的y 方向上出现一横向电势差H U ，这种现象被称为“霍尔效应”，H U 称为“霍尔电压”，所对应的横向电场H E 称为“霍尔电场”。
实验指出，霍尔电场强度EH 的大小与流经样品的电流密度Ｊx 和磁感应强度Ｂz 的乘积 成正比Z x H H B J R E ⋅⋅=式中比例系数H R 称为“霍尔系数”。
对于电子、空穴混合导电的情况，在计算H R 时应同时考虑两种载流子在磁场下偏转的效果。
对于球形等能面的半导体材料，可以证明：22222)'()'()()(nb p q nb p A n p q n p A R n p n H p+-=+-=μμμμ式中ｂ’＝μn ／μp ， μn 、 μp 为电子和空穴的迁移率。
从霍尔系数的表达式可以看出：由H R 的符号（也即H U 的符号）可以判断载流子的类型，正为p 型，负为n 型（注意，所谓正、负是指在xyz 坐标系中相对于y 轴方向而言，见图一。
Ｉ、Ｂ的正方向分别为x 轴、z 轴的正方向，则霍尔电场方向为y 轴方向。
当霍尔电场方向的指向与y 正向相同时，则ＵH 为正。
）；H R 的大小可确定载流子的浓度；还可以结合测得的电导率σ算出如下定义的霍尔迁移率H μσμ⋅=H H RH μ的量纲与载流子的迁移率相同，通常为ｃm2／Ｖ·ｓ（厘米2／伏秒），它的大小与载流子的电导迁移率有密切的关系。
霍尔系数H R 可以在实验中测量出来，若采用国际单位制，可得H H x zU bR I B =(m3／Ｃ) 但在半导体学科中习惯采用实用单位制（其中，ｂ：厘米，Ｂz ：高斯Ｇs ），则H H x zU bR I B ⋅=⋅×108 (ｃm3／Ｃ)2. 霍尔系数与温度的关系H R 与载流子浓度之间有反比关系，当温度不变时，载流子浓度不变，H R 不变，而当温度改变时，载流子浓度发生，H R 也随之变化。
霍尔效应的研究实验报告
霍尔效应的研究实验报告一、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测量霍尔电压、霍尔电流等物理量。
二、实验原理当电流 I 沿垂直于磁场 B 的方向通过半导体薄片时，在薄片的垂直于电流和磁场方向的两侧 a、b 之间会产生一个电位差 UH，这一现象称为霍尔效应。
霍尔电压 UH 的大小与电流 I、磁感应强度 B 以及薄片的厚度 d 有关，它们之间的关系为：UH ＝ KHIB （1）其中 KH 称为霍尔元件的灵敏度，它是一个与材料性质和几何尺寸有关的常数。
假设霍尔元件为一个矩形，其长为 l，宽为 w，厚度为 d，则霍尔元件的灵敏度 KH 可以表示为：KH ＝ 1 ／（ned) （2）其中 n 为载流子浓度，e 为电子电荷量。
由（1）式可知，如果已知霍尔元件的灵敏度 KH，通过测量霍尔电压 UH 和电流 I，就可以计算出磁感应强度 B。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计、霍尔元件等。
四、实验步骤1、连接实验仪器按照实验电路图连接好霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表等仪器。
确保连接正确无误，避免短路或断路。
2、调节磁场打开特斯拉计，调节磁场强度到所需的值。
在调节过程中，注意观察磁场强度的变化，确保其稳定在设定值附近。
3、测量霍尔电压接通直流电源，调节电流 I 到一定值。
然后，使用伏特表测量霍尔元件两侧的霍尔电压 UH。
改变电流 I 的方向和磁场 B 的方向，分别测量相应的霍尔电压，并记录数据。
4、改变电流和磁场分别改变电流 I 和磁场 B 的大小，重复步骤 3，测量多组数据。
5、数据处理根据测量得到的数据，计算出不同电流和磁场条件下的霍尔电压UH，并利用公式（1）计算出相应的磁感应强度 B。
绘制 B I 曲线，分析实验结果。
五、实验数据记录与处理｜电流 I（mA）｜磁场 B（T）｜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）｜平均霍尔电压 UH （mV）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 100 ｜ 010 ｜ 250 ｜－248 ｜－252 ｜ 250 ｜ 250 ｜｜ 100 ｜ 020 ｜ 502 ｜－498 ｜－500 ｜ 500 ｜ 500 ｜｜ 100 ｜ 030 ｜ 750 ｜－745 ｜－752 ｜ 750 ｜ 750 ｜｜ 200 ｜ 010 ｜ 500 ｜－495 ｜－505 ｜ 500 ｜ 500 ｜｜ 200 ｜ 020 ｜ 1000 ｜－990 ｜－1010 ｜ 1000 ｜ 1000 ｜｜ 200 ｜ 030 ｜ 1500 ｜－1485 ｜－1515 ｜ 1500 ｜ 1500 ｜根据实验数据，计算出不同条件下的平均霍尔电压 UH，并利用公式 UH ＝ KHIB 计算出相应的磁感应强度 B。
变温霍尔效应实验报告
变温霍尔效应摘要本实验利用范德堡法测量变温霍尔效应从85K到290K的温度范围内测量了碲镉汞单晶霍耳电压随温度变化的23组有效数据。
而后对数据进行了处理分析，做出In|Rh|-1/T图找出了不同温度范围的图像变化特点，与理论图现象比较，分析结果从而研究了碲镉汞的结构特性和导电机制关键词霍耳效应半导体一、引言低温条件下，物质中原子、分子的热运动减弱，特别是接近绝对零度时，物质处在能量的基态或低激发态，物质的电学、磁学等物理性质会发生很大变化，而霍耳效应就是其中的一种。
对通电导体或半导体施加一个与电流方向相垂直的磁场，则在垂直于电流和磁场方向上有一横向电位差出现，此即为霍耳效应。
而在不同温度下，霍耳效应具有不同的特点，霍耳系数随着温度的变化而变化。
在20世纪的前半个世纪，霍尔系数及电阻率的测量一直推动着固体导电理论的发展，特别是在半导体纯度以及杂质种类的一种有力手段，也可用于研究半导体材料电输运特征，是半导体材料研制工作中必不可少的一种常备测试方法。
二、实验原理1、半导体内载流子半导体内载流子的产生有两种不同的机制，本征激发和杂质电离。
本征激发：半导体有两种载流子，即电子和空穴。
本征激发情况下有电子和空穴浓度相等，n=p。
共同浓度n i本征载流子浓度。
由经典玻尔兹曼统计可得：杂质电离：绝大部分的半导体材料都含有一定量的杂质，它们在常温下的导电性能，主要由杂质决定。
根据杂质的不同可以分为P型半导体和N型半导体。
2、载流子的电导率在一般电场情况下，半导体导电也服从欧姆定律，电流密度与电场成正比：j = σE从理论可知，电导率σ与导电类型和载流子浓度有关，当混合导电时：σ=nqμn+pqμp μn μp分别为电子和空穴的迁移率。
载流子浓度随温度的变化可分为三个温区来讨论。
以p 型半导体为例：a)当温度较低时（几十k），只有很少受主电离，空穴浓度远小于受主浓度，产生的空穴浓度：2exp()2iAEP NKT=-<<(1)式中NV 为价带的有效能级密度，NA 为受主杂质浓度。
霍尔效应实验报告(附带实验结论)(总3页)
霍尔效应实验报告(附带实验结论)(总3页)实验内容：实验中我们将会介绍霍尔效应，包括霍尔现象背后的原理，如何建立实验并如何分析实验结果。
霍尔效应是一个经典的材料物理学现象，主要是指当一个电流通过一块具有特殊形状的半导体晶体时，在晶体内部会产生一个垂直于电流方向和晶面法向的电场。
这个电场会导致从侧面进入材料的一个外部磁场中电荷载流子弯曲轨迹，从而引起电荷载流子的偏转和最终的偏差。
霍尔效应实验是通过使用霍尔元件来测量材料中电子的电荷密度、电阻率以及磁感应强度等物理量。
通过使用一个差分放大器来隔离高电阻元件所测量的低电压信号，实现误差最小化。
实验原理：霍尔现象是指当一个电流通过材料时，电荷载流子会遭受到一个垂直于电流方向和晶面法向的洛伦兹力。
这个力是由外磁场和载流子的运动速度所决定。
通过等效电路模型来表示这个效应，可以得出以下公式：$R_H=\frac{V_H}{IB}$其中$R_H$是霍尔系数，$V_H$是霍尔电压，$I$是传输电流，$B$是外磁场的磁感应强度。
实验步骤：1、使用霍尔元件进行实验测量。
首先我们将要求对外磁场变量进行变动。
我们将会使用自制的霍尔元件来测量材料的电阻率和磁感应强度。
此外我们还需要在实验中加入一个电压测量电路和一个高阻放大器，以便测量霍尔电压。
2、调整电路和实验装置，确保高电阻元件测得的信号能够被放大器隔离并接收到计算机来进行数据采集和分析。
3、进行霍尔效应实验并测量霍尔电压。
当电流通过材料时，霍尔电压会在样品上产生。
我们会使用磁感应计来测量磁场的强度，并利用霍尔元件来测量霍尔电压。
为了确保测量精度和可靠性，我们需要在实验期间不断进行复位校准。
实验结果：我们执行了多次霍尔效应实验，每次实验中都测得了数据。
我们将测得的数据进行了计算，并绘制了以下的实验曲线。
经过分析实验结果，我们得出以下重要结论：1、随着磁感应强度的增加，电流的方向和样品中霍尔电压的值都会发生变化。
2、我们在实验中发现，霍尔元件的特性随着温度和磁场强度的变化而变化。
霍尔效应的研究 实验报告
霍尔效应的研究实验报告霍尔效应的研究实验报告引言：霍尔效应是指在一个导电材料中，当通过其垂直于电流方向的磁场时，会在材料中产生一种电势差，这种现象被称为霍尔效应。
霍尔效应的研究对于理解材料的导电性质以及应用于传感器、电子器件等方面具有重要意义。
本实验旨在通过对霍尔效应的研究，探究其产生机制和特性。
实验设计：本实验使用霍尔效应实验装置，包括霍尔元件、电流源、磁场源以及测量电压的仪器。
首先，将霍尔元件固定在试验台上，并接通电流源。
然后，通过调节电流源的电流大小和方向，以及磁场源的磁场强度和方向，测量霍尔元件两侧的电势差。
最后，记录实验数据并进行分析。
实验结果：通过实验测量，我们得到了一系列关于霍尔效应的数据。
首先，我们发现当电流方向与磁场方向垂直时，电势差最大；而当电流方向与磁场方向平行时，电势差最小甚至为零。
这一结果与霍尔效应的基本原理相符，即只有在电流方向与磁场方向垂直时，磁场才会对电子运动产生影响，从而引起电势差的产生。
其次，我们还观察到电势差与电流大小和磁场强度呈线性关系，这表明霍尔效应的电势差与电流和磁场强度成正比。
讨论与分析：通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论。
首先，霍尔效应是由洛伦兹力引起的。
当电流通过导体时，电子受到磁场力的作用，使得电子在导体中产生偏移运动，从而导致电势差的产生。
其次，霍尔效应的电势差大小与电流大小和磁场强度成正比，这意味着我们可以通过调节电流和磁场的大小来控制霍尔效应的电势差，从而实现对电势差的调节。
此外，霍尔效应还具有温度依赖性，即电势差随温度的变化而变化。
这一特性可以应用于温度传感器的设计和制造。
结论：通过本次实验，我们深入了解了霍尔效应的产生机制和特性。
霍尔效应是一种重要的物理现象，广泛应用于传感器、电子器件等领域。
通过对霍尔效应的研究，我们可以更好地理解材料的导电性质，为相关应用提供理论基础和实验依据。
在未来的研究中，我们可以进一步探究霍尔效应与材料性质、温度等因素的关系，以及开发更加高效和精确的霍尔效应传感器，为科学研究和工程应用提供更多可能性。
实验一--变温霍尔效应实验报告
变温霍尔效应对通电的导体或半导体施加一与电流方向垂直的磁场，则在垂直于电流和磁场方向上有一横向电位差出现，这个现象于1879年为物理学家霍尔所发现，故称为霍尔效应。
在20世纪的前半个世纪，霍尔系数及电阻率的测量一直推动着固体导电理论的发展，特别是在半导体纯度以及杂质种类的一种有力手段，也可用于研究半导体材料电输运特征，至今仍然是半导体材料研制工作中必不可少的一种常备测试手法。
在本实验中，采用范德堡测试方法，测量样品霍尔系数随温度的变化。
1.实验原理1.1霍尔效应霍尔效应是一种电流磁效应，如图1所示：图1霍耳效应示意图当样品通以电流I，并加一磁场垂直于电流，则在样品的两侧产生一个霍尔电位差：H H IBU Rd，H U 与样品厚度d 成反比，与磁感应强度B 和电流I 成正比。
比例系数H R 叫做霍尔系数。
霍尔电位差是洛伦兹力和电场力对载流子共同作用产生的结果。
1.2一种载流子导电的霍尔系数P 型半导体：1HH pR pq μμ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭， N 型半导体：1H H n R pq μμ⎛⎫=- ⎪⎝⎭， 式中n 和p 分别表示电子和空穴的浓度，q 为电子电荷，n μ和p μ分别是电子和空穴的电导迁移率，H μ为霍尔迁移率，H H R μσ=（σ为电导率）。
1.3两种载流子导电的霍尔系数假设载流子服从经典的统计规律，在球形等能面上，只考虑晶体散射及弱磁场（410Bμ，μ为迁移率，单位为)2cmV S ，B 的单位为T ）的条件下，对于电子和空穴混合导电的半导体，可以证明：()2238H p nb R p nb π-=+（1）其中n p b μμ=。
2.1实验方法本实验采用范德堡法测量单晶样品的霍耳系数，其作用是尽可能地消除各种副效应。
考虑各种副效应，每一次测量的电压是霍耳电压与各种副效应附加电压的叠加，即1H E N RL H U U E E E E=++++∆实其中，H U 实表示实际的霍耳电压，E E 、N E 和RL E 分别表示爱廷豪森效应、能斯特效应、和里纪－勒杜克效应产生的附加电位差，E ∆表示四个电极偏离正交对称分布产生的附加电位差。
变温霍尔效应
变温霍尔效应【实验目的】（1）了解变温霍尔效应及范德堡测量方法；（2）测量碲镉汞单晶样品变温霍尔效应，获得其霍尔系数、电阻率、迁移率、载流子浓度等随温度的变化规律。
【实验原理】霍尔效应是研究半导体材料性能的基本实验方法，通过它可以确定材料的电学参数，如霍尔系数、电阻率、迁移率、导电类型、载流子浓度等。
变温霍尔效应测量则可以研究材料上述电学参数随温度的变化，从而获得对半导体材料电输运性质的更深入了解。
A.电阻率用范德堡法测量电阻率时（磁感应强度B=0），依次在一对相邻的电极间通入电流，用另一对电极测量电压。
如上图所示，在M 、P 电极间通入电流MP I ，测量O 、N 间电压ON MP V ,，得到：MP ONMP ON MP I V R ,,=当在M 、N 电极间通入电流MN I 时，测量O 、P 间电压OP MN V ,，得到：MN OPMN OP MN I V R ,,=电阻率由下式给出：f R R d OPMN ON MP ⋅+⋅=22ln ,,πρ式中，d 为样品厚度；f 为几何修正因子，也称范德堡因子，其值在1~0之间，它是由于样品的几何形状和电极配置的不对称性而引入的修正因子。
f 是ON MP R ,/OP MN R ,的函数，可近似表示为：2,,,,3466.01⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=OP MN ON MP OP MN ON MP R R R R f 所以，对于范德堡法样品有：f I V V V V d f R R d N N M M OPMN ON MP ⋅+++⋅=⋅+⋅=42ln 22ln 2121,,ππρ式中，I 为通过样品的电流（测量过程中保持样品电流不变）；1M V 为电流从M 到P 时O 、N 电极间的电压；2M V 为电流从P 到M 时O 、N 电极间的电压；1N V 为电流从M 到N 时O 、P 电极间的电压；2N V 为电流从N 到M 、O 、P 电极间的电压；f 为几何修正因子，对于对称的样品引线分布，1≈f 。
变温霍尔效应
图 5. 仪器示意图
操作前确定一个磁场正方向，正反电流测量一次， 下一次测量时旋转上半部分180°转换磁场方向找到 电压最大处进行测量。
4. 实验内容
4.1 室温霍尔系数的测量 在灌注液氮前，确定一个磁场正方向，在室温
下完成一整个霍尔系数测量过程
4.2 变温霍尔系数的测量 灌 注 液 氮 待 容 器 冷 透 后 补 满 液 氮 在 温 度 为80-
5.3 禁带宽度
我 们 可 以 取 图6中d段 的 数 据 点 作 为 本 征 激 发
进 行 时 的 数 据 来 估 算 禁 带 宽 度， 此 处 温 度 范 围 大
约为223.54K-300K。 易知本征激发时载流子的浓
度p
=
n，做Ln(npT
−3)
−
(
1 T
)曲线拟合，根据其斜
率来计算禁带宽度，拟合得其曲线为：
(b − 1)2
RHM = −RHS 4b
(11)
其中RH S 是杂质电离饱和区的霍尔系数，由上式我 们可以估算出b。 (4)当温度进一步上升高时，本征激发大规模进行， 载流子浓度远远大于受主杂质浓度，霍尔系数回归 到单一载流子的霍尔系数关系式，此时霍尔系数与 电子浓度成反比，随温度上升霍尔系数降低。
图
6.
Ln|RH | −
1 曲线图
T
数后就是趋于−∞。
(3)c部分为RH 达到极值此处温度大致为213.54K可
计算RH M ≈ 0.0579m3/C此时p = n + NA,根据公
式(11)我们估算出b
=
µn µp
≈
23.417。
(4)d时开始大规模本征激发，载流子浓度与杂质几
乎无关，此时RH
变温霍尔效应实验报告
变温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、掌握变温霍尔效应的测量方法。
3、研究半导体材料的电学性质随温度的变化规律。
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的现象。
对于半导体材料，其载流子浓度会随温度发生变化，从而导致霍尔系数也随温度改变。
在一定温度范围内，霍尔系数与温度之间存在一定的函数关系。
根据霍尔效应，霍尔电压＄V_H$ 与电流＄I$、磁感应强度＄B$ 以及霍尔片的厚度＄d$ 之间的关系为：＄V_H ＝ R_H\frac{IB}｛d}＄其中，＄R_H$ 为霍尔系数。
三、实验仪器1、变温霍尔效应实验仪2、电磁铁3、控温仪4、数字电压表5、直流电源四、实验步骤1、样品安装将半导体样品安装在样品架上，并确保与电极接触良好。
2、仪器连接按照实验电路图，将实验仪器正确连接。
3、调节磁场打开电磁铁电源，逐渐增加磁场强度，直至达到设定值。
4、测量室温下的霍尔电压在室温下，给样品通以恒定电流，测量不同磁场强度下的霍尔电压。
5、变温测量启动控温仪，逐渐升高或降低样品温度，在每个设定温度点稳定一段时间后，测量相应的霍尔电压。
6、数据记录记录不同温度和磁场下的霍尔电压数据。
五、实验数据与处理以下是测量得到的部分实验数据：｜温度（K）｜磁场强度（T）｜霍尔电压（mV）｜｜｜｜｜｜300|05|12|｜300|10|24|｜350|05|09|｜350|10|18|根据实验数据，计算出不同温度下的霍尔系数。
以温度为横坐标，霍尔系数为纵坐标，绘制出霍尔系数随温度的变化曲线。
通过对曲线的分析，可以得出半导体材料的电学性质随温度的变化规律。
例如，在低温区，霍尔系数可能呈现较大的正值，表明主要载流子为空穴；在高温区，霍尔系数可能逐渐减小并变为负值，说明主要载流子转变为电子。
六、实验结果与讨论1、实验结果表明，随着温度的升高，半导体材料的霍尔系数发生了显著变化。
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变温霍尔效应摘要：本实验采用范德堡测试方法，通过控温的方式测量了碲镉汞单晶样品的霍耳系数随温度的变化，得到并分析了实验与理论对比的1ln H R T ⎛⎫- ⎪⎝⎭曲线，还对电子迁移率与空穴迁移率的比值作了估算。
关键词：霍耳效应，霍耳系数，半导体，载流子，控温，变温测量。
一、引言对通电的导体或半导体施加一与电流方向垂直的磁场，则在垂直于电流和磁场方向上有一横向电位差出现，这个现象于1879年为物理学家霍尔所发现，故称为霍尔效应。
在20世纪的前半个世纪，霍尔系数及电阻率的测量一直推动着固体导电理论的发展，特别是在半导体纯度以及杂质种类的一种有力手段，也可用于研究半导体材料电输运特征，至今仍然是半导体材料研制工作中必不可少的一种常备测试手法。
在本实验中，采用范德堡测试方法，测量样品霍尔系数随温度的变化。
二、实验原理1、霍尔效应霍尔效应是一种电流磁效应，如图1所示：图 1霍耳效应示意图当样品通以电流I ，并加一磁场垂直于电流，则在样品的两侧产生一个霍尔电位差：H HIBU R d= （1） H U 与样品厚度d 成反比，与磁感应强度B 和电流I 成正比。
比例系数H R 叫做霍尔系数。
霍尔电位差是洛伦兹力和电场力对载流子共同作用产生的结果。
2、一种载流子导电的霍尔系数P 型半导体：1HH p R pq μμ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭（2） N 型半导体：1H H n R pqμμ⎛⎫=-⎪⎝⎭ （3）式中n 和p 分别表示电子和空穴的浓度，q 为电子电荷，n μ和p μ分别是电子和空穴的电导迁移率，H μ为霍尔迁移率，H H R μσ=（σ为电导率）。
3、两种载流子导电的霍尔系数假设载流子服从经典的统计规律，在球形等能面上，只考虑晶体散射及弱磁场（410B μ ，μ为迁移率，单位为()2cm V S ，B 的单位为T ）的条件下，对于电子和空穴混合导电的半导体，可以证明：()2238H p nb R p nb π-=+ （4） 其中np b μμ=。
4、P 型半导体的变温霍耳系数P 型半导体与N 型半导体的霍耳系数随时间变化曲线对比如图2所示；其中曲线中各区间的物理意义将在后面结合本实验得到的曲线具体分析。
图2 P 型半导体和N 型半导体的ln1H R T -曲线5、范德堡尔法测量任意形状薄片的电阻率及霍耳系数范德堡法可应用于厚度均匀的任意形状的片状样品。
在样品侧面制作四个电极M 、N 、O 、P 。
在电阻率测量中，一对相邻的电极用来通入电流，在另一对电极之间测量电位差。
利用M 、P 和M 、N 通入电流分别作两次测量，得到(5)(6)电阻率可由下式给出（7）式中f 是比值opmn,op,mp R R 的函数，由下式确定（8）范得堡法也可用于作霍尔效应的测量。
一对不相邻的电极，例如M 、O 用来通入电流，另外一对电极P 、N 用来测量电位差。
霍尔系数由下式给出(9)式中B 为垂直于样品的磁感应强度值。
pn V ∆ 代表加磁场后P 、N 之间电位差的变化。
6、实验中的副效应及其消除方法考虑各种副效应，每一次测量的电压是霍耳电压与各种副效应附加电压的叠加，即1H E N RL H U U E E E E=++++∆实 （10）其中，H U 实表示实际的霍耳电压，E E 、N E 和RL E 分别表示爱廷豪森效应、能斯特效应、和里纪－勒杜克效应产生的附加电位差，E ∆表示四个电极偏离正交对称分布产生的附加电位差。
设改变电流方向后的测得电压为2H U ，再改变磁场方向后的测得电压为3H U ，再改变电流方向后的测得电压为4H U ，则有234H E N RL H H E N RL H H E N RL H U U E E E E U U E E E E U U E E E E⎧=--++-∆⎪=+---∆⎨⎪=----+∆⎩实实实所以有()123414H H H H E H U U U U U E -+-=+实，由于E E 与霍耳电压一样既与电流方向有关由于磁场方向有关，因此范德堡法测量霍耳系数不能消除爱廷豪森效应，即所测得到的所谓的“霍耳电压”实际上包括了真实的霍耳电压和爱廷豪森效应的附加电压，即()123414H H H H H E H U U U U U U E =-+-=+实 （11）霍耳系数可由下面的公式（12）计算得出：H H U tR IB（12） 式中H U 的单位为V ；t 是样品厚度，单位为m ；I 是样品电流，单位为A ；B 是磁感应强度，单位为T ；霍耳系数H R 的单位是3m C 。
三、实验内容1、实验仪器VTHM －1型变温霍耳效应仪（包括DCT －U85电磁铁及恒流电源，SV －12变温恒温器，TCK －100控温仪，CVM －2000电输运性质测试仪，连接电缆，装在恒温器内冷指上的碲镉汞单晶样品），如图3所示图 2变温霍耳效应系统示意图2、实验步骤 ⅰ、抽真空1）、打开复合真空计开关2）、连接真空系统和样品池之间的真空活扣3）、关上真空阀2，合上墙上真空泵开关，打开样品池上方真空阀1 4）、复合真空计指示1Pa 后，关上样品池上方的真空阀1、真空泵开关。
5）、拧开真空阀2，放气后，打开真空活扣，准备测试。
ⅱ、室温下的霍尔测量开机预热，调整样品电流到50.00毫安，加电磁场到0.3T ，选择样品1，按下S1开关。
按下开关H V ，测霍尔电压H1V ，如果电压较小，改在200毫伏或20毫伏档；按电流换向开关，测H2V ；将恒温器轻轻提起，缓慢旋转180度后再放入磁铁气隙中，测H3V ；电流换向，测H4V 。
按M V 开关，测M1V ；按电流换向开关，测M2V ；按N V 开关，测N1V ；按电流换向开关，测N2V 。
四、实验数据处理及分析本实验中碲镉汞单晶样品的厚度为0.94mm ，样品通电电流大小为10I mA =，外磁感应强度大小为0.435B T =；改变温度测量各温度下的1H U 、2H U 、3H U 和4H U 。
实验数据记录见表1表1 各温度下的1H U 、2H U 、3H U 和4H U T(K)V H （mA ）V H (mA)B +B -B +B -I +I - I - I + I + I - I - I + 82.22 -14.16 14.22 -18.7 18.75 192 -2.34 2.37 -17.74 90 -14.08 14.13 -19.02 19.09 195 8.96 -8.65 -9.36 100 -14.18 14.23 -19.2 19.26 197 19.14 -17.07 9.01 110 -14.13 14.2 -19.41 19.45 200 36.08 -32.1 21.96 120 -14 14.04 -19.53 19.58 205 65.8 -65.61 59.83 130 -13.9 13.94 -19.7 19.73 210 87.9 -88.27 74.49 140 -13.71 13.75 -19.88 19.89 215 86.3 -86.43 80.39 150 -13.59 13.54 -20.51 20.56 220 41.46 -45.54 50.03 160 -13.05 13.11 -21.45 21.51 225 22.18 -22.94 22.58 170 -12.58 12.59 -23.29 23.37 240 13.21 -13.32 12.78 175 -12.26 12.31 -23.83 23.87 265 4.39 -4.01 4.38 180 -11.63 11.72 -24.47 24.5 285 2.51 -2.54 2.46 185 -10.51 10.56 -23.68 23.69 295 2.18 -2.15 2.12 187 -9.26 9.22 -21.87 22.08 303.71.84-1.83 1.91190-6.7 6.8319.5519.59利用公式（11）和公式（12）即可计算H U 和H R ，根据所得结果得到了实验的1ln H R T ⎛⎫- ⎪⎝⎭曲线，如图4所示：图 3 实验得到的样品的ln1H R T -曲线由得到的实验曲线可以看出此曲线包括以下四个部分：1）T=82.22K 至T=185K ，这是杂质电离饱和区，所有的杂质都已经电离，载流子浓度保持不变。
P 型半导体中p n ，在这段区域内有0H R >。
本实验中测得到的杂质电离饱和区的霍耳系数为30.00363HS R m C =-。
2）T=185K 至T=195K ，即温度逐渐升高时，价带上的电子开始激发到导带，由于电子迁移率大于空穴迁移率，即1b >，当温度升高到2p nb =时，有0H R =，如果取对数就会出现图中凹陷下去的奇异点。
3）T=195K 至T=210K ，即当温度再升高时，更多的电子从价带激发到导带，2p nb <而使0H R <，随后H R 将会达到一个极值HM R 。
此时，价带的空穴数A p n N =+（其中A N 表示受主杂质提供的空穴数），将此式代入公式（4），并求H R 对n 的导数，得到H R 的极值：()()221131844HMHS A b b R R N q b bπ--=-=- （13）实验中测得的30.01757HM R m C =（此时的温度为210T K =）。
再将得到的HS R 和HM R 值带入公式（13）可以解得电子迁移率和空穴迁移率b 的估算值，即21.31npb μμ=≈。
4）210T K =至303.7T K =，即当温度继续升高时，到达本征激发范围内，载流子浓度远远超过受主的浓度，霍耳系数与导带中电子浓度成反比。
因此，随着温度的上升，曲线基本上按指数下降。
由于此时载流子浓度几乎与受主浓度无关，所以代表杂质含量不同的各种样品的曲线都聚合在一起。
五、实验结论本实验采用范德堡测试方法，通过控温的方式测量了碲镉汞单晶样品的霍耳系数随温度的变化，得到了实验上的1ln H R T ⎛⎫-⎪⎝⎭曲线，并结合理论分析了曲线中各区间的物理意义，还对电子迁移率与空穴迁移率的比值n p b μμ=作了估算。
六、参考文献[1] 熊俊.近代物理实验.北京：北京师范大学出版社，2007 [2] 黄昆.固体物理学.北京：高等教育出版社，1988。