實(shí)驗(yàn)十一-用霍爾效應(yīng)法測定螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布

1、實(shí)驗(yàn)十一實(shí)驗(yàn)十一用霍爾效應(yīng)法測定螺線管軸向磁感應(yīng)用霍爾效應(yīng)法測定螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布強(qiáng)度分布一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握測試霍爾器件的工作特性；2、學(xué)習(xí)用霍爾效應(yīng)測量磁場的原理和方法；3、學(xué)習(xí)用霍爾器件測繪長直螺線管的軸向磁場分布。二、實(shí)驗(yàn)儀器二、實(shí)驗(yàn)儀器THS型螺線管磁場測定實(shí)驗(yàn)組合儀。三、實(shí)驗(yàn)原理1、霍爾效應(yīng)法測量磁場原理把一半導(dǎo)體薄片放在磁場中，并使片面垂直于磁場方向，如在薄片縱向端面間通以電流，那么，在薄片橫向端面間就產(chǎn)

2、生一電勢差，這種現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢差叫做霍爾電壓，用以產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體片稱為霍爾元件?；魻栃?yīng)是由于運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用而產(chǎn)生的，如圖(111)所示，當(dāng)電子以速率沿X軸的反方向從霍爾元件的N端面向M端v面運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子所受到的沿Z軸方向、強(qiáng)度為B的磁場的作用力為fB=evB（111）式中e為電子電量的絕對(duì)值。fB為電子受到的洛倫茲力，它使電子發(fā)生偏移，從而在霍爾元件的P端面聚積起正電荷，在S端面積聚起負(fù)電荷

3、，于是在P、S端面間就形成一個(gè)電場EH，稱為霍爾電場?；魻栯妶鲇謱a(chǎn)圖111一面溫度低。于是在P、S之間將產(chǎn)生溫差電壓Vt，它不僅隨I的換向而換向，也隨B的換向而換向。（3）由于工作電流引線的焊點(diǎn)M、N處的電阻不會(huì)絕對(duì)相等，所以當(dāng)電流I通過時(shí)會(huì)在M、N處產(chǎn)生不同的焦?fàn)枱?，并因溫差而產(chǎn)生電流，在磁場的作用下，在P、S之間將產(chǎn)生類似于霍爾電壓VH的電壓VP，顯然VP隨B的換向而換向，而與I的換向無關(guān)。（4）由于熱擴(kuò)散電流中的載流子速率不同，

4、又將在P、S之間引起附加的溫差電壓VS，VS隨B的換向而換向，而與I的換向無關(guān)。綜上所述，在通過霍爾元件的工作電流及外加磁場均為確定的情況下，在P、S兩端測得的電壓V除霍爾電壓VH外，還包括V0、Vt、、Vp及Vs等，即V=VHV0HtVpVs（116）因附加電壓均與工作電流或磁場方向有關(guān)，故可采用改變工作電流方向或磁場方向進(jìn)行多次測量來消除附加電壓。具體做法如下：第一次測量時(shí)VH、V0、Vt、Vp及Vs均取做正值，即I、B時(shí)，有：V1

5、=VHV0VtVpVs（117）第二次測量時(shí)I不變，B換向，即I、B，則V2=VHV0VtVpVs（118）第三次測量時(shí)采取I、B，則V3=VHV0VtVpVs（119）第四次測量采取I、B，則V4=VHV0VtVpVs（1110）由以上四式可得VH=(1111)tVVVVV????)(414321在通常情況下VtVH故將上式改寫成VH=（1112）)(414321VVVV???3、載流長直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度、載流長直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)