霍尔效应实验报告参考霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告文库
一、实验背景霍尔效应是一种重要的物理现象,最早由美国物理学家霍尔于1879年发现。
当电流通过置于磁场中的导体或半导体时,会在垂直于电流和磁场方向上产生电压,这种现象称为霍尔效应。
霍尔效应不仅揭示了电荷运动规律,而且在许多领域有着广泛的应用,如磁场测量、半导体材料分析、传感器等。
二、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理和实验方法;2. 通过实验测量霍尔元件的霍尔电压与磁场、电流的关系;3. 学习对称测量法消除副效应的影响;4. 确定样品的导电类型、载流子浓度和迁移率。
三、实验原理霍尔效应的原理是基于洛伦兹力定律。
当电流通过导体或半导体时,其中的载流子(电子或空穴)会受到洛伦兹力的作用,从而在垂直于电流和磁场方向上产生横向电场,导致电压的产生。
四、实验仪器1. 霍尔效应实验仪;2. 电源;3. 电流表;4. 磁场发生器;5. 测量线;6. 霍尔元件;7. 导线等。
五、实验内容1. 连接实验电路,确保霍尔元件处于磁场中间;2. 调节电源,使电流表读数稳定;3. 测量不同磁场强度下的霍尔电压;4. 测量不同电流下的霍尔电压;5. 测量不同磁场强度和电流下的霍尔电压;6. 根据测量数据绘制霍尔电压与磁场、电流的关系曲线;7. 使用对称测量法消除副效应的影响;8. 根据霍尔电压、电流和磁场强度计算样品的载流子浓度和迁移率。
六、实验步骤1. 按照实验仪说明书连接实验电路,确保霍尔元件处于磁场中间;2. 调节电源,使电流表读数稳定;3. 测量不同磁场强度下的霍尔电压,记录数据;4. 保持磁场强度不变,改变电流大小,测量霍尔电压,记录数据;5. 改变磁场强度,重复步骤3和4,记录数据;6. 根据测量数据绘制霍尔电压与磁场、电流的关系曲线;7. 使用对称测量法消除副效应的影响,计算样品的载流子浓度和迁移率;8. 分析实验结果,得出结论。
七、实验结果与分析1. 根据实验数据绘制霍尔电压与磁场、电流的关系曲线;2. 通过分析曲线,确定样品的导电类型、载流子浓度和迁移率;3. 讨论实验过程中可能出现的误差,并提出改进措施。
霍尔效应实验报告RH(共10篇)
篇一:大学物理实验报告系列之霍尔效应大学物理实验报告)篇二:霍尔效应及其应用实验报告霍尔效应及其应用实验报告(物理学创新实验班41306187)【摘要】 szy 本实验通过了解霍尔原理及霍尔元器件的使用,测绘vh?is和vh?im 的图像并测量霍尔系数、电导率。
试验在测量过程中,由于各种副效应会引起各种误差。
在此做以分析和修正,采用vh对称测量法以消除副效应。
经过修正后的实验,更大程度地降低了实验误差,使k的测量更加接近真实值。
【关键词】霍尔片载流子密度霍尔系数霍尔电压 mathematica 【引言】霍尔效应是霍尔于1879年发现的,这一效应在科学实验和工程技术中有着广泛的应用。
霍尔系数的准确测量在应用中有着十分重要的意义。
由于霍尔系数在测量过程中伴随着各种副效应,使得霍尔系数在测量过程中变得比较困难。
因此我们在测量过程中采取了“对称测量法”消除副效应。
【正文】一、实验原理起的偏转。
当带电粒子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的聚积,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。
图(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is,在z方向加磁场b,试样中载流子将受洛仑兹力:f ? e v b ①其中e为载流子电量, b为磁感v应强度。
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,载流子发生便移,则在y方向即试样a、a′电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样a、a′两侧产生一个电位差vh,形成相应的附加电场e—霍尔电场,相应的电压vh称为霍尔电压,电极a、a′称为霍尔电极。
g(a)(b)图(1) 原理图显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移,试样中载流子将受一个与fg方向相反的横向电场力:fe=eeh ②其中eh为霍尔电场强度。
fe随电荷积累增多而增大,当达到稳恒状态时,两个力平衡,即载流子所受的横向电场力e eh与洛仑兹力evb 相等,样品两侧电荷的积累就达到平衡,故有eeh?eevb③设试样的宽度为b,厚度为d,载流子浓度为n,则电流强度is与的关系为? is bd ④由(3)、(4)两式可得ib1isbvh?ehb??ksnedd d ⑤即霍尔电压vh(a、a′电极之间的电压)与isb乘积成正比与试样厚度d成反比。
大霍尔效应实验报告
大霍尔效应实验报告一、实验目的本实验旨在研究大霍尔效应,通过测量霍尔电压、电流、磁场强度等物理量,深入理解霍尔效应的原理和应用,掌握相关实验技能和数据处理方法。
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,这一现象称为霍尔效应。
霍尔电压$V_H$ 与通过导体的电流$I$、外加磁场的磁感应强度$B$ 以及导体的厚度$d$ 等因素有关,其关系式为:$V_H =\frac{RHIB}{d}$其中,$R_H$ 为霍尔系数,它与导体的材料性质有关。
在本实验中,我们通过给霍尔元件通以电流,并在其周围施加磁场,测量产生的霍尔电压,从而计算出霍尔系数等相关物理量。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪:包括磁场发生装置、霍尔元件、电流源、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,确保接触良好。
按照电路图连接电流源、电压表和磁场发生装置。
2、测量霍尔电压与电流的关系设定磁场强度为一定值。
逐渐改变电流大小,测量不同电流下的霍尔电压,并记录数据。
3、测量霍尔电压与磁场强度的关系设定电流为一定值。
逐渐改变磁场强度,测量不同磁场强度下的霍尔电压,并记录数据。
4、测量不同方向磁场下的霍尔电压改变磁场方向,测量相应的霍尔电压。
5、重复测量对每个测量步骤进行多次测量,以减小误差。
五、实验数据记录与处理1、霍尔电压与电流的关系|电流(mA)|霍尔电压(mV)||||| 100 | 250 || 200 | 500 || 300 | 750 || 400 | 1000 || 500 | 1250 |根据数据绘制霍尔电压与电流的关系曲线,可以发现霍尔电压与电流呈线性关系。
2、霍尔电压与磁场强度的关系|磁场强度(T)|霍尔电压(mV)||||| 010 | 200 || 020 | 400 || 030 | 600 || 040 | 800 || 050 | 1000 |绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线,同样呈现线性关系。
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。
霍尔效应实验报告
一、实验目的1. 了解霍尔效应的产生原理及现象。
2. 掌握霍尔元件的基本结构和工作原理。
3. 通过实验测量霍尔系数、电导率等参数,判断半导体材料的导电类型。
4. 学习使用对称测量法消除副效应产生的系统误差。
5. 利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。
二、实验原理霍尔效应是当电流垂直于磁场通过导体时,在导体两侧会产生垂直于电流和磁场的电压差。
这种现象称为霍尔效应。
根据霍尔效应,可以推导出霍尔电压、霍尔系数、电导率等参数之间的关系。
三、实验仪器与材料1. 霍尔效应实验仪2. 直流电源3. 数字多用表4. 磁场发生器5. 半导体样品四、实验步骤1. 霍尔效应现象观察:将霍尔元件置于磁场中,调节电流和磁场方向,观察霍尔电压的变化。
2. 测量霍尔电压:使用数字多用表测量霍尔电压,记录数据。
3. 测量电流和磁场:使用数字多用表测量通过霍尔元件的电流和磁场强度,记录数据。
4. 计算霍尔系数和电导率:根据实验数据,计算霍尔系数和电导率。
5. 消除副效应:使用对称测量法消除副效应产生的系统误差。
6. 测量磁感应强度及磁场分布:利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。
五、实验结果与分析1. 霍尔效应现象观察:实验观察到,当电流和磁场垂直时,霍尔电压最大;当电流和磁场平行时,霍尔电压为零。
2. 测量霍尔电压:实验测得霍尔电压随电流和磁场强度的变化关系,符合霍尔效应的规律。
3. 计算霍尔系数和电导率:根据实验数据,计算出霍尔系数和电导率,与理论值基本一致。
4. 消除副效应:使用对称测量法消除副效应产生的系统误差,实验结果更加准确。
5. 测量磁感应强度及磁场分布:利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布,结果与理论值基本一致。
六、实验结论1. 通过实验,我们了解了霍尔效应的产生原理及现象。
2. 掌握了霍尔元件的基本结构和工作原理。
3. 通过实验测量,我们验证了霍尔效应的基本规律,并计算出霍尔系数和电导率。
4. 使用对称测量法消除了副效应产生的系统误差,实验结果更加准确。
霍尔效应实验报告步骤(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理。
2. 学习使用霍尔效应实验仪测量磁场。
3. 掌握霍尔效应实验的数据记录和处理方法。
4. 通过实验确定材料的导电类型和载流子浓度。
二、实验原理霍尔效应是当电流通过一个导体或半导体时,若导体或半导体处于垂直于电流方向的磁场中,则会在导体或半导体的侧面产生电压,这个电压称为霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁感应强度、电流强度以及导体或半导体的厚度有关。
三、实验仪器1. 霍尔效应实验仪2. 直流稳流电源3. 毫伏电压表4. 霍尔元件5. 导线6. 螺线管7. 磁铁四、实验步骤1. 仪器连接与调整- 将霍尔元件放置在实验仪的样品支架上,确保霍尔元件处于隙缝的中间位置。
- 按照实验仪的接线图连接电路,包括直流稳流电源、霍尔元件、螺线管和毫伏电压表。
- 调节稳流电源,使霍尔元件的工作电流保持在安全范围内(一般不超过10mA)。
- 使用调零旋钮调整毫伏电压表,确保在零磁场下电压读数为零。
2. 测量不等位电压- 在零磁场下,测量霍尔元件的不等位电压,记录数据。
3. 测量霍尔电流与霍尔电压的关系- 保持励磁电流不变,逐渐调节霍尔电流,从1.00mA开始,每隔1.0mA改变一次,记录每次霍尔电流对应的霍尔电压值。
- 改变霍尔电流的方向,重复上述步骤,记录数据。
4. 测量励磁电流与霍尔电压的关系- 保持霍尔电流不变,逐渐调节励磁电流,从100.0mA开始,每隔100.0mA改变一次,记录每次励磁电流对应的霍尔电压值。
- 改变励磁电流的方向,重复上述步骤,记录数据。
5. 绘制曲线- 根据实验数据,绘制霍尔电流与霍尔电压的关系曲线和励磁电流与霍尔电压的关系曲线。
6. 数据处理与分析- 根据霍尔效应的原理,计算霍尔系数和载流子浓度。
- 分析实验结果,确定材料的导电类型。
五、注意事项1. 操作过程中,注意安全,避免触电和电火花。
2. 霍尔元件的工作电流不应超过10mA,以保护元件。
3. 在调节电流和磁场时,注意观察毫伏电压表的读数变化,避免超出量程。
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?ib1isb?rhs (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。
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。
霍尔效应实验报告(共8篇)
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vhis,vhim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feeehevh/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,flfe 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isne (2)由(1),(2)两式可得 vhehl 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rh1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。
霍尔效应实验报告模板
---一、实验名称:霍尔效应二、实验目的:1. 了解霍尔效应的基本原理及其产生条件。
2. 学习使用霍尔效应测量磁感应强度的方法。
3. 掌握霍尔元件的基本特性和工作原理。
4. 熟悉实验仪器的操作及数据记录、处理方法。
三、实验原理:霍尔效应是指当电流通过一个置于磁场中的导体或半导体时,会在垂直于电流和磁场的方向上产生电动势的现象。
这一电动势称为霍尔电压(VH),其大小与磁感应强度(B)、电流(I)和霍尔元件的厚度(d)有关,具体关系为:\[ VH = B \cdot I \cdot d \cdot R_H \]其中,\( R_H \) 为霍尔系数,其值取决于材料的导电类型。
四、实验仪器与设备:1. 霍尔效应实验仪2. 电源3. 电流表4. 电压表5. 磁场发生器6. 电阻箱7. 导线8. 电磁铁9. 磁棒10. 仪器支架五、实验步骤:1. 仪器连接:按照实验仪说明书连接电路,确保连接正确无误。
2. 调整仪器:调节霍尔元件支架,使霍尔元件处于磁场中心位置。
3. 设置参数:调节电源电压,设定电流表和电压表的量程。
4. 测量霍尔电压:在不同电流和磁场强度下,测量霍尔电压,并记录数据。
5. 数据处理:根据实验数据,绘制霍尔电压与电流、磁场强度的关系曲线。
6. 计算霍尔系数:根据霍尔电压、电流和磁场强度计算霍尔系数。
7. 验证实验结果:对比理论值和实验值,分析误差来源。
六、实验数据记录与处理:| 磁场强度 B (T) | 电流 I (A) | 霍尔电压 VH (V) | 霍尔系数RH (V·T^-1·m^-1) ||-----------------|------------|-----------------|---------------------------|| ... | ... | ... | ... |七、实验结果与分析:1. 霍尔电压与电流、磁场强度的关系:分析霍尔电压与电流、磁场强度之间的关系,验证霍尔效应原理。
【实验报告】霍尔效应实验报告
【实验报告】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器,测量霍尔电压和电流等相关物理量。
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,这一现象就是霍尔效应。
假设在一块矩形半导体薄片(通常为 N 型半导体)上沿 X 方向通以电流 I,在 Z 方向加上磁场 B,那么在 Y 方向上就会产生电势差 UH,这个电势差称为霍尔电压。
霍尔电压 UH 的大小与电流 I、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:UH = KHIB/d ,其中 KH 称为霍尔系数。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪:包括霍尔元件、励磁线圈、测量电路等。
2、直流电源:提供稳定的电流和电压输出。
3、数字电压表:用于测量霍尔电压和励磁电流等。
四、实验步骤1、连接实验仪器将霍尔元件安装在实验仪的相应位置,并连接好测量电路。
接通直流电源,确保电源输出稳定。
2、测量霍尔电压调节励磁电流 IM,使其达到一定的值。
改变工作电流 IS 的大小和方向,分别测量相应的霍尔电压 UH 。
3、测量励磁电流与磁感应强度的关系保持工作电流 IS 不变,逐步增大励磁电流 IM ,测量不同 IM 对应的霍尔电压 UH 。
4、数据记录与处理将测量得到的数据记录在表格中。
根据实验数据,绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。
五、实验数据及处理以下是实验中测量得到的数据记录表格:|工作电流 IS(mA)|霍尔电压 UH(mV)(+IS)|霍尔电压 UH(mV)(IS)|平均霍尔电压 UH(mV)||::|::|::|::|| 100 | 256 |-258 | 257 || 200 | 512 |-510 | 511 || 300 | 768 |-770 | 769 || 400 | 1024 |-1026 | 1025 ||励磁电流 IM(A)|霍尔电压 UH(mV)||::|::|| 020 | 128 || 040 | 256 || 060 | 384 || 080 | 512 |根据上述数据,绘制 UH IS 曲线和 UH IM 曲线。
大学霍尔效应实验报告
实验名称:霍尔效应实验实验日期: 2023年11月1日实验地点:物理实验室实验者: [姓名]指导教师: [教师姓名]一、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理和现象。
2. 掌握霍尔效应实验的原理和方法。
3. 通过实验测量霍尔元件的霍尔电压与霍尔元件工作电流、励磁电流之间的关系。
4. 学习利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。
5. 判断霍尔元件载流子的类型,并计算其浓度和迁移率。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于磁场通过导体时,在导体的垂直方向上产生电动势的现象。
这一现象是由美国物理学家霍尔在1879年发现的。
根据霍尔效应,当载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用时,会发生偏转,从而在垂直于电流和磁场的方向上产生电动势。
霍尔电压(VH)与电流(I)和磁感应强度(B)之间的关系可以用以下公式表示:\[ VH = k \cdot I \cdot B \]其中,k是霍尔系数,它取决于材料的性质。
三、实验仪器1. 霍尔效应实验仪2. 电流表3. 电压表4. 励磁电源5. 磁场发生器6. 样品支架四、实验内容及步骤1. 仪器调整:按照实验仪器的说明书进行仪器调整,确保霍尔元件位于磁场中间,并且连接好所有电路。
2. 测量霍尔电压:闭合开关,调节励磁电源,使磁场达到预定的强度。
然后调节霍尔元件的工作电流,记录不同电流下的霍尔电压。
3. 测量霍尔电压与电流的关系:在不同的励磁电流下,重复步骤2,记录不同电流下的霍尔电压。
4. 测量霍尔电压与励磁电流的关系:在不同的工作电流下,改变励磁电流,记录不同励磁电流下的霍尔电压。
5. 数据处理:根据实验数据,绘制霍尔电压与工作电流、励磁电流的关系曲线。
6. 计算霍尔系数:根据实验数据,计算霍尔系数k。
7. 判断载流子类型:根据霍尔电压的符号,判断霍尔元件载流子的类型。
8. 计算载流子浓度和迁移率:根据霍尔系数和实验数据,计算载流子浓度和迁移率。
五、实验结果与分析1. 霍尔电压与工作电流的关系:实验结果表明,霍尔电压与工作电流成正比。
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vhis,vhim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 feeehevh/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,flfe 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isne (2)由(1),(2)两式可得 vhehlib1isbrhs (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rh1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。
霍尔效应实验报告(共8篇).doc
霍尔效应实验报告(共8篇).doc
实验名称:霍尔效应实验
实验目的:通过测量半导体中霍尔电压和霍尔电流,了解半导体中的电子输运性质。
实验器材:霍尔电流源、霍尔电压计、半导体样品、直流电源、数字万用表等。
实验原理:当一个导电材料中存在磁场时,载流子将在该磁场下发生偏转,从而导致材料的横向电场。
这种结果被称为霍尔效应。
V_H = KBIB/Tne
其中V_H为霍尔电压,B为外磁场强度,I为霍尔电流,n为携带载流子的数量密度。
实验步骤:
1. 将半导体样品制成薄片,并对其进样操作。
2. 通过在泳道中流动电流,产生磁场,测量霍尔电压和磁场。
3. 通过改变霍尔电流来改变携带量子的数量密度。
4. 通过改变温度来研究电子输运性质。
实验数据:
实验中测得的数据如下表所示:
B(T) | I(mA) | V_H(mV) | n(cm^-3)
0.002 | 3 | 3.5 | 2.2*10^12
0.004 | 5 | 7.0 | 2.5*10^12
0.006 | 7 | 10.5 | 2.8*10^12
0.008 | 9 | 14.0 | 3.5*10^12
0.01 | 10 | 17.5 | 4.0*10^12
实验结果:
通过上述数据,我们可以绘制出霍尔电压与磁场的曲线,通过分析该曲线,可以获得半导体的部分参数,如携带载流子的数量密度、迁移率和磁场的线性范围。
除了以上的结论,该实验还可以用于检测半导体的杂质和掺杂浓度等质量因素,并可用于研究半导体中的输运行为(例如迁移率),以便确定相应观察特性的重要性及其与材料的性质之间的关联性。
霍尔效应实验报告
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、学会用“对称测量法”消除副效应的影响。
3、测量霍尔元件的霍尔系数和电导率。
二、实验原理1、霍尔效应当电流 I 沿 X 方向通过导体时,如果在 Z 方向加上磁场 B,那么在Y 方向上会产生电动势,这种现象称为霍尔效应。
产生的电动势称为霍尔电动势,用 UH 表示。
霍尔电动势的大小与电流I、磁场B 以及导体在磁场中的位置有关,其关系式为:UH = KH·I·B ,其中 KH 为霍尔系数。
2、副效应及其消除方法在实际测量中,会存在一些副效应,影响霍尔电动势的测量结果。
主要的副效应有:(1)爱廷豪森效应:由于载流子的速度不同,导致在不同的速度下能量不同,从而产生温差电动势。
(2)能斯特效应:由于电流和磁场的作用,在电极两端产生横向温差电动势。
(3)里纪勒杜克效应:由于热扩散电流的磁场作用,产生附加的温差电动势。
为了消除这些副效应的影响,通常采用“对称测量法”。
即分别测量电流和磁场正向、反向时的霍尔电动势,然后取平均值。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源、数字电压表等。
四、实验步骤1、连接电路按照实验仪器的说明书,将霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源和数字电压表正确连接。
2、调节仪器(1)将特斯拉计调零。
(2)调节直流电源,使其输出合适的电流。
3、测量霍尔电动势(1)保持电流 I 不变,改变磁场 B 的大小,测量不同磁场下的霍尔电动势 UH 。
(2)改变电流 I 的方向,重复上述测量。
(3)保持磁场 B 不变,改变电流 I 的大小,测量不同电流下的霍尔电动势 UH 。
4、记录数据将测量得到的数据记录在表格中。
五、实验数据记录与处理1、数据记录表格|磁场 B(T)|电流 I(mA)| UH1(mV)| UH2(mV)| UH3(mV)| UH4(mV)| UH(mV)|||||||||| B1 | I1 ||||||| B1 | I1 ||||||| B1 | I1 ||||||| B1 | I1 ||||||| B2 | I2 ||||||| B2 | I2 ||||||| B2 | I2 ||||||| B2 | I2 ||||||2、数据处理(1)根据对称测量法,计算霍尔电动势的平均值:UH =(UH1 UH2 + UH3 UH4)/ 4 。
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。
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。
霍尔效应的数据分析报告(3篇)
第1篇一、引言霍尔效应(Hall Effect)是一种在导电材料中,当电流和磁场同时存在时,垂直于电流方向和磁场方向的电势差产生的现象。
这一效应最早由美国物理学家爱德华·霍耳在1879年发现,因此得名。
霍尔效应在半导体材料的研究、磁场的测量、电流的检测等方面有着广泛的应用。
本报告旨在通过对霍尔效应实验数据的分析,探讨霍尔效应的基本规律和影响因素。
二、实验背景与目的1. 实验背景霍尔效应实验是研究半导体物理和磁电效应的重要实验之一。
通过霍尔效应实验,可以了解材料的电学性质、磁电性质以及半导体器件的原理。
2. 实验目的(1)验证霍尔效应的存在;(2)测量霍尔系数;(3)分析霍尔效应的影响因素;(4)探讨霍尔效应在实际应用中的意义。
三、实验原理与装置1. 实验原理霍尔效应的基本原理是:当电流垂直于磁场通过半导体材料时,会在垂直于电流和磁场方向的两侧产生电势差,即霍尔电势。
霍尔电势的大小与电流、磁感应强度以及半导体材料的霍尔系数有关。
2. 实验装置实验装置主要包括以下部分:(1)霍尔样品:采用N型或P型半导体材料,尺寸为1cm×1cm×0.1cm;(2)电流源:提供稳定的电流;(3)磁场发生器:产生均匀磁场;(4)电压表:测量霍尔电势;(5)数据采集系统:实时采集实验数据。
四、实验数据与分析1. 实验数据(1)不同电流下的霍尔电势:| 电流(A) | 霍尔电势(V) || :-------: | :----------: || 0.1 | 0.0012 || 0.2 | 0.0024 || 0.3 | 0.0036 || 0.4 | 0.0048 || 0.5 | 0.0060 |(2)不同磁场下的霍尔电势:| 磁感应强度(T) | 霍尔电势(V) || :--------------: | :----------: || 0.1 | 0.0012 || 0.2 | 0.0024 || 0.3 | 0.0036 || 0.4 | 0.0048 || 0.5 | 0.0060 |2. 数据分析(1)验证霍尔效应的存在:由实验数据可知,随着电流和磁感应强度的增加,霍尔电势逐渐增大,说明霍尔效应确实存在。
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华南农业大学信息软件学院实验报告
课程:大学物理实验学期:2012-2013第一学期任课老师:*** 专业班级:**************学号:************** :***
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实验3 霍尔效应的应用
一.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.测量霍尔元件的曲线,了解霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流之间的系。
3.学习用对称测量法消除副效应的影响,测量试样的和曲线。
4.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二.实验仪器设备
TH-H 型霍尔实验组合仪由试验仪和测试仪组成
1.实验仪:本实验仪由电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件组成。
C型电磁铁,给它通以电流产生磁场。
二维移动标尺及霍尔元件;霍尔元件是由N型半导体材料制
成的,将其固定在二维移动标尺上,将霍尔元件放入磁铁的缝隙之中,使霍尔元件垂直放置在磁场之中,在霍尔元件上通以电流,如果这个电流是垂直于磁场方向的话,则在垂直于电流和磁场方向上导体两侧会产生一个电势差。
三个双刀双掷闸刀开关分别对励磁电流,工作电流霍尔电压进行通断和换向控制。
右边闸刀控制励磁电流的通断换向。
左边闸刀开关控制工作电流的通断换向。
中间闸刀固定不变即指向一侧。
2.测试仪
测试仪有两组独立的恒流源,即“输出”为0~10mA给霍尔元件提供工作电流的电流源,“输出”为0~1A为电磁铁提供电流的励磁电流源。
两组电流源相互独立。
两路输出电流大小均连续可调,其值可通过“测量选择”键由同一数字电流表进行测量,向里按“测量选择”测,放出键来测。
电流源上有Is调节旋钮和Im调节旋钮。
直流数字电压表用于测量霍尔电压,本实验只读霍尔电压、所以将中间闸刀开关拨向上面即可。
当显示屏上的数字前出现“—”号时,表示被测电压极性为负值。
三.实验的基本构思和原理
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。
由于带电粒子(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集,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。
然而在产生霍尔效应的同时,因伴着多种副效应,以致实验测得的两极之间的电压并不等于真的值,而是包含着各种副效应引起的附加电压,因此必须设法消除。
根据副效应产生的机理可知,采用电流和磁场换向的所谓对称测量法,基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除。
具体做法是和大小不变,并在设定电流和磁场的正反方向后,依次测量由下列四组不同方向的和组合的两点之间的电压V1,V2,V,.V4,即
+Is,+B,V1
+Is,--B,V2
--Is,--B,V3
--Is,+B,V4,
然后求上述四组数据V1,V2,V3,V4的代数平均值,可得
Vh=(V1—V2+V3—V4)/4
通过对称测量法求得的Vh,虽然还存在个别无法消除的副效应,但其引入的误差甚小,可以不计。
四.实验基本步骤
(1) 按连接测试仪和实验仪之间相应的I s 、V s 和I m 各组连线,I s 及Im换向开关投向上方,表明I s 及Im均为正值,反之为负值。
V h 、Vo 切换开关投向上方测Vh,投向下方测Vo 。
(2)对测试仪进行调零。
将测试仪的两个调节旋钮均置零位,待开机数分钟后若V h,显示不为零,可通过面板左下方小孔的“调零”电位器实现调零,即“0. .00“。
(3)测绘切换Vh- 值。
将开关“V h 、Vo ”投向V h测,测试仪的功能切换置Vh,保持Im值不变,测绘Vh-Is曲线。
(4)测绘Vh-Im值。
实验仪及试验仪各开关位置同上。
保持半导体的电流I s不变,测绘Vh-Im曲线。
(5)测量Vo 值。
将切换开关“V h 、Vo ”投向v o测,在零磁场下,取I s=2.00mA,测量Vo。
(6)确定样品的导电类型。
将实验仪三组双刀开关均投向上方,毫伏表测量电压为Vaa,取
I s=2.00mA,-,Im=0.6A ,测量V h 大小及极性,判断样品导电类型。
(7) 求样品R h ,n,o,u 值。
五.实验数据记录及处理
绘制Vh-Is 曲线数据表
其中电流围:Im=0.6A;Is=1.00~4.00mA
绘制Vh-Im 曲线数据表
其中电流围:Is=3.00mA;Im=0.300~0.800A。
Vo=1mv,d=0.5mm,。