霍尔效应的应用实验报告误差分析

霍尔效应及其应用

一、实验目的

1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。 3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。 二、实验原理

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。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的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。若在X方向的电极D、E上

FgVe v B

2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的VH－IS和VH－IM曲线。

通以电流Is，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力： N型半导体的多数载流子为电子，P型半导体的多数载流子为空穴。对N型试样，霍尔电场逆Y方向，P型试样则沿Y方向，有 (Y) 0 （N型）Is (X)、B（Z） EH

EH (Y) 0 （P型）

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

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

霍尔效应及其应用

一、实验目的

1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。 3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。 二、实验原理

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。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的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。若在X方向的电极D、E上

FgVe v B

2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的VH－IS和VH－IM曲线。

通以电流Is，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力： N型半导体的多数载流子为电子，P型半导体的多数载流子为空穴。对N型试样，霍尔电场逆Y方向，P型试样则沿Y方向，有 (Y) 0 （N型）Is (X)、B（Z） EH

EH (Y) 0 （P型）

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

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

【摘要】随着电子技术的发展，霍尔效应不单是测定半导体材料电学参数的主要手段，利用霍尔效应制成的霍尔器件凭借其结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛应用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面，随着半导体物理学的迅速发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一，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。本文重点对霍尔电压（VH）与工作电流（IS）、霍尔电压（VH）与磁场的关系进行实验探索，进一步深入了解霍尔效应的机理。

【关键词】霍尔器件;霍尔电压;霍尔效应;实验探究 一、测量磁场的霍尔效应法的基本原理

霍尔效应是指运动的电荷在磁场中受力的一种效应。通以电流的半导体试样置于磁场中，如果电流方向与磁场方向垂直，即在X方向通以电流IS，在Z方向加磁场B，则在Y方向就开始聚集异号电荷。 当电场与磁场对电流的作用达到平衡时，两极板间由于电荷的聚集就具有电位差VH，此过程在极短暂的时间内（10-13-10-11s）就可完成。此现象是霍尔于1879年发现的，故称为霍尔效应。（VH为霍尔电压） 霍尔效应是运动的带电粒子在磁场

令狐采学创作

令狐采学创作 南昌年夜学物理实验陈述

令狐采学

课程名称：普通物理实验（2）

实验名称：霍尔效应

学院：专业班级：

学生姓名：学号：

实验地址：座位号：

实验时间：

一、 实验目的：

1、了解霍尔效应法测磁感应强度S I 的原理和办法；

2、学会用霍尔元件丈量通电螺线管轴向磁场散布的基本办法； 二、 实验仪器：

霍尔元件测螺线管轴向磁场装置、多量程电流表2只、电势差计、滑动变阻器、双路直流稳压电源、双刀双掷开关、连接导线15根。 三、 实验原理：

令狐采学创作

令狐采学创作 1、霍尔效应

霍尔效应实质上是运动的带电粒子在磁场中受洛仑磁力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体资料中，这种偏转招致在垂直电流和磁场标的目的上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横加电场，即霍尔电场H E .

如果H E <0，则说明载流子为电子，则为n 型试样；如果H E >0，则说明载流子为空穴，即为p 型试样。

显然霍尔电场H E 是阻止载流子继续向正面偏移，当载流子所受的

横向电场力e H E 与洛仑磁力B v e 相等，样品两侧电荷的积累就达到静态平衡，故有：

e H E =B v e

其中EH 为霍尔电场，v 是载流子在电流标的目的上的平均速度。若试样的宽

大学物理实验实验报告

实验日期 _________________________

系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________

教师评定 ______________

实验名称：用霍尔效应测磁场 目的要求：

1． 了解霍尔效应的基本原理 2． 学习用霍尔效应测量磁场

仪器用具：

霍尔效应仪，问刘电源，稳压电源，安培表，毫安表，功率函数发生器（没用到），特斯拉计，数字万用表，电阻箱，导线

实验原理：

1． 霍尔效应

通电流的导体置于磁场B中，磁场方向垂直于电流IH方向，则导体中会产生垂直于电流方向和磁场方向的电位差UH，这就是所谓霍尔效应。 我们有

UH = KHIHB

比例系数KH = RH / d=1 / pqd

2．用霍尔效应法测量电磁铁的磁场

用霍尔效应制成的特斯拉计，能简便、直观、快速的测量磁场中各点的磁感应强度。由于载流子的类型不同，UH的正负也有不同。

2． 消除霍尔元件副效应的影响

实际测量过程中，还会伴随一些热磁副效应，会使测得的电压不止是UH，还会附加另外一些电压，给测量带来误差。通常的方法是分别改变IH和B的方向（就是IM的方向），测量的到四组数据，取它们的绝对值的平均

南昌大学物理实验报告

课程名称： 普通物理实验（2）

实验名称： 霍尔效应

学院： 专业班级：

学生姓名： 学号：

实验地点： 座位号：

实验时间：

一、 实验目的：

1、了解霍尔效应法测磁感应强度IS的原理和方法；

2、学会用霍尔元件测量通电螺线管轴向磁场分布的基本方法；

二、 实验仪器：

霍尔元件测螺线管轴向磁场装置、多量程电流表2只、电势差计、滑动变阻

器、双路直流稳压电源、双刀双掷开关、连接导线15根。

三、 实验原理：

1、霍尔效应

霍尔效应本质上是运动的带电粒子在磁场中受洛仑磁力作用而引起的偏转。

当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横加电场，即霍尔电场EH.

如果EH<0，则说明载流子为电子，则为n型试样；如果EH>0，则说明载流子为空穴，即为p型试样。

显然霍尔电场EH是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电

【摘要】随着电子技术的发展，霍尔效应不单是测定半导体材料电学参数的主要手段，利用霍尔效应制成的霍尔器件凭借其结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛应用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面，随着半导体物理学的迅速发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一，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。本文重点对霍尔电压（VH）与工作电流（IS）、霍尔电压（VH）与磁场的关系进行实验探索，进一步深入了解霍尔效应的机理。

【关键词】霍尔器件;霍尔电压;霍尔效应;实验探究 一、测量磁场的霍尔效应法的基本原理

霍尔效应是指运动的电荷在磁场中受力的一种效应。通以电流的半导体试样置于磁场中，如果电流方向与磁场方向垂直，即在X方向通以电流IS，在Z方向加磁场B，则在Y方向就开始聚集异号电荷。 当电场与磁场对电流的作用达到平衡时，两极板间由于电荷的聚集就具有电位差VH，此过程在极短暂的时间内（10-13-10-11s）就可完成。此现象是霍尔于1879年发现的，故称为霍尔效应。（VH为霍尔电压） 霍尔效应是运动的带电粒子在磁场

南昌大学物理实验报告

课程名称： 普通物理实验（2）

实验名称： 霍尔效应

学院： 专业班级：

学生姓名： 学号：

实验地点： 座位号：

实验时间：

一、 实验目的：

1、了解霍尔效应法测磁感应强度IS的原理和方法；

2、学会用霍尔元件测量通电螺线管轴向磁场分布的基本方法；

二、 实验仪器：

霍尔元件测螺线管轴向磁场装置、多量程电流表2只、电势差计、滑动变阻

器、双路直流稳压电源、双刀双掷开关、连接导线15根。

三、 实验原理：

1、霍尔效应

霍尔效应本质上是运动的带电粒子在磁场中受洛仑磁力作用而引起的偏转。

当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横加电场，即霍尔电场EH.

如果EH<0，则说明载流子为电子，则为n型试样；如果EH>0，则说明载流子为空穴，即为p型试样。

显然霍尔电场EH是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电

霍尔效应实验

霍尔效应实验

一、实验目的

1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用

2．测绘霍尔元件的VH—Is，VH—IM曲线，了解霍尔电势差VH与霍尔元件工作电流Is，磁场应强度B及励磁电流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．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

二、实验仪器

霍尔效应实验仪和测试仪

三、实验原理

运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起偏转，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（霍尔电场），这就是霍尔效应的本质。由于产生霍尔效应的同时，伴随多种副效应，以致实测的霍尔电场间电压不等于真实的VH值，因此必需设法消除。根据副效应产生的机理，采用电流和磁场换向的对称测量法基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。具体的做法是Is和B（即IM）的大小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后，依次测量由下面四组不同方向的Is和B（即IM）时的V1，V2，V3，V4，

1）+Is +B V1 2）+Is -B V2 3）-Is -B V3 4）-Is

实 验 报 告

学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间：

一、实验室名称：霍尔效应实验室 二、 实验项目名称：霍尔效应法测磁场 三、实验学时： 四、实验原理：

（一）霍耳效应现象

将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为B的磁场中，并让薄片平面与磁场方向（如Y方向）垂直。如在薄片的横向（X方向）加一电流强度为IH的电流，那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z方向将产生一电动势UH。

如图1所示，这种现象称为霍耳效应，UH称为霍耳电压。霍耳发现，霍耳电压UH与电流强度IH和磁感应强度B成正比，与磁场方向薄片的厚度d反比，即

UH?RIHB（1）

d

式中，比例系数R称为霍耳系数，对同一材料R为一常数。因成品霍耳元件（根据霍耳效应制成的器件）的d也是一常数，故R/d常用另一常数K来表示，有

UH?KIHB （2）

式中，K称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳