05通過霍爾效應測量磁場

1、一、實驗題目： 實驗題目：通過霍爾效應測量磁場二、實驗目的： 實驗目的：通過用霍爾元件測量磁場，判斷霍爾元件載流子的類型，計算載流子的濃度和遷移速率， 以及了解霍爾效應測試中的各種負效應及消除的方法。三、實驗儀器 實驗儀器:霍爾元件、電磁鐵、數(shù)字電壓表或直流電位差計、晶體管毫伏表、交直流毫安表、直流 穩(wěn)壓電源、低頻信號發(fā)生器等。四、實驗原理： 實驗原理：1通過霍爾效應測量磁場霍爾效應裝置如圖2.3.1-1和圖2.3.1-2所示。將一個半

2、導體薄片放在垂直于它的磁場 中（B的方向沿z軸方向），當沿y方向的電極A、A’上施加電流I時，薄片內(nèi)定向移動的載 流子（設平均速率為u）受到洛倫茲力FB的作用，實驗報告：通過霍爾效應測量磁場 實驗報告：通過霍爾效應測量磁場I三」圖匕3.1-1震驗罄料朔L所爭元件部竹3 Iti 2逸施飲氣盟中的曲場由于霍爾效應建立所需時間很短（10-12~10-14s）,因此霍爾元件使用交流電或者直流電都 可。指示交流電時，得到的霍爾電壓也是交變的，（7

3、）中的I和VBB，應理解為有效值。2霍爾效應實驗中的負效應在實際應用中，伴隨霍爾效應經(jīng)常存在其他效應。例如實際中載流子遷移速率u服從統(tǒng) 計分布規(guī)律，速度小的載流子受到的洛倫茲力小于霍爾電場作用力，向霍爾電場作用力方向 偏轉(zhuǎn)，速度大的載流子受到磁場作用力大于霍爾電場作用力，向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)。這樣使 得一側(cè)告訴載流子較多，相當于溫度較高，而另一側(cè)低速載流子較多，相當于溫度較低。這 種橫向溫差就是溫差電動勢V，這種現(xiàn)象稱為愛延豪森效應。這種

4、效應建立需要一定時間，E如果采用直流電測量時會因此而給霍爾電壓測量帶來誤差，如果采用交流電，則由于交流變 化快使得愛延豪森效應來不及建立，可以減小測量誤差。此外，在使用霍爾元件時還存在不等位電動勢引起的誤差，這是因為霍爾電極B、B， 不可能絕對對稱焊在霍爾片兩側(cè)產(chǎn)生的。由于目前生產(chǎn)工藝水平較高，不等位電動勢很小， 故一般可以忽略，也可以用一個電位器加以平衡（圖2.3.1-1中電位器R1）。我們可以通過改變IS和磁場B的方向消除大多數(shù)付效

5、應。具體說在規(guī)定電流和磁場正 反方向后，分別測量下列四組不同方向的IS和B組合的VBB,,即+B， +I VBB，=V1-B， +I VBB，=-V-B， -I VBB，=V3+B， -I V =-V然后得到霍爾電壓平均值，這樣雖然不能消除所有的付效應，但其引入的誤差不大，可以忽 略不計。電導率測量方法如下圖所示。設B，C間距離為L，樣品橫截面積為S=bd，流經(jīng)樣品電 流為IS，在零磁場下，測得B，C間電壓為VB,C,根據(jù)歐姆定律可以求