霍尔效应实验报告
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实验报告
姓名: 学号: 系别: 座号: 实验题目: 通过霍尔效应测量磁场
实验目的: 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
实验内容:
已知参数:b=4.0mm, d=0.5mm, C B l '==3.0mm. 设M KI B =,其中K=6200GS/A ; 1.保持M I =0.450A 不变,测绘S H I V -曲线
测量当
I 正(反)向时, I 正向和反向时V 的值,如下表
S H V b /m V
Is/mA
由origin 得)(564.3Ω=S
H
I V 由)/(1038C cm B
I d
V R S H H ⨯=
和M KI B =得 )/(1039.610450
.0620005
.0564.3103388C cm KI d I V R M S H H ⨯=⨯⨯⨯=⨯=
2.保持S I =不变,测绘M H I V -曲线
测量当
I 正(反)向时, I 正向和反向时V 的值,如下表
M H V H /m V
Im/mA
由origin 得
)(10572.32Ω⨯=-M
H
I V 由)/(1038C cm B
I d
V R S H H ⨯=
和M KI B =得
)/(1040.61010
50.4620005
.010572.3103383
28C cm KI d I V R S M H H ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=
-- 3.在零磁场下,取S I =,在正向和反向时,测量σV
σV σ4.确定样品的导电类型,并求H R 、n 、σ和μ (1)确定样品的导电类型
控制电流和磁场方向如图所示时,电压表读数为正.可知薄片S 的上表
面积累正电荷,下表面积累负电荷.再根据洛沦兹力的受力规则判断,载流子受力向下,再由下表面积累负电荷知,载流子为负电荷.所以导电类型为n 型. (2)求H R
由1和2知, )/(10395.62
1040.61039.6333
3C cm R H ⨯=⨯+⨯=
(3)求n
由e R n H 1=得 3
1419
3/1077.910
6.110395.61cm n ⨯=⨯⨯⨯=- (4)求σ
由bd V l I S σσ=得 )/(23.1710
5.010410705.8103101.03
333
3m S =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-----σ (5)求μ
由H R σμ=得 )(1010.110395.61723.011233--⨯=⨯⨯=s V cm μ
实验分析:
本实验采用数字仪表控制,所以相当精确.
思考题:
(1)若磁场不恰好与霍尔元件的法线一致,对测量结果会有何影响如何用实验的方法判断B 与法线方向是否一致
若磁场不恰好与霍尔元件的法线一致,则霍尔片通过电流时,载流子的偏转方向就会偏离法线方向,从而使测得的电位差不是真正的霍尔电位差,从而造成测量的系统误差.
朝两个方向偏转霍尔元件的方向,如果电位差都减小,说明B 与法线方向一致。
(2)若霍尔元件片的几何尺寸为4mm ⨯6mm ,即控制电流两端距离为6mm ,而电压两端距离为4mm ,问此霍尔元件能否测量面积为5mm ⨯5mm 的气隙的磁场
可以.因为此时两个霍尔片电极都在磁场中,所以载流子仍可以偏转、积累,产生电位差.
(3)能否用霍尔元件片测量交变磁场
可以.因为霍尔效应建立
的时间极短,使用交流磁场时,所得的霍尔电压也是交变的,此时B 和V 应理解为有效值.