测量霍尔效应实验数据

变温霍尔效应

实验8—1变温霍尔效应

引言

1879年，霍尔(E.H.Hall)在研究通有电流的导体在磁场中受力的情况时，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为“霍尔效应”。在半导体材料中，霍尔效应比在金属中大几个数量级，引起人们对它的深入研究。霍尔效应的研究在半导体理论的发展中起了重要的推动作用。直到现在，霍尔效应的测量仍是研究半导体性质的重要实验方法。

利用霍尔效应，可以确定半导体的导电类型和载流子浓度，利用霍尔系数和电导率的联合测量，可以用来研究半导体的导电机构(本征导电和杂质导电)和散射机构(晶格散射和杂质散射)，进一步确定半导体的迁移率、禁带宽度、杂质电离能等基本参数。测量霍尔系数随温度的变化，可以确定半导体的禁带宽度、杂质电离能及迁移率的温度特性。

根据霍尔效应原理制成的霍尔器件，可用于磁场和功率测量，也可制成开关元件，在自动控制和信息处理等方面有着广泛的应用。

实验目的

1. 了解半导体中霍尔效应的产生原理，霍尔系数表达式的推导及其副效应的产生和消除。 2. 掌握霍尔系数和电导率的测量方法。通过测量数据处理判别样品的导电类型，计算室温

下所测半导体材料的霍尔系数、电导率、载流子浓度和霍尔迁移率。

变温霍尔效应

变温霍尔效应

引言

1879年，霍尔(E.H.Hall)在研究通有电流的导体在磁场中受力的情况时，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为“霍尔效应”。在半导体材料中，霍尔效应比在金属中大几个数量级，引起人们对它的深入研究。霍尔效应的研究在半导体理论的发展中起了重要的推动作用。直到现在，霍尔效应的测量仍是研究半导体性质的重要实验方法。

利用霍尔效应，可以确定半导体的导电类型和载流子浓度，利用霍尔系数和电导率的联合测量，可以用来研究半导体的导电机构（本征导电和杂质导电）和散射机构（晶格散射和杂质散射），进一步确定半导体的迁移率、禁带宽度、杂质电离能等基本参数。测量霍尔系数随温度的变化，可以确定半导体的禁带宽度、杂质电离能及迁移率的温度特性。

根据霍尔效应原理制成的霍尔器件，可用于磁场和功率测量，也可制成开关元件，在自动控制和信息处理等方面有着广泛的应用。

实验目的

1. 了解半导体中霍尔效应的产生原理，霍尔系数表达式的推导及其副效应的产生和消除。2. 掌握霍尔系数和电导率的测量方法。通过测量数据处理判别样品的导电类型，计算室温 下所测半导体材料的霍尔系数、电导率、载流子浓度和霍尔迁移率。

3. 掌握动

针对大学物理实验中＂霍尔效应法测量磁场＂项目只能测长直螺线管轴线上的磁场分布的不足,提出一种改进方法,测量任一未知磁场在二维空间中的分布,进而可扩展到测量三维空间磁场的分布。经改进后的实验可使学生深刻理解霍尔效应测磁场的原理及磁场的性质,并可作为设计性实验项目在大学物理实验课中开出,培养学生的创新意识。

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第 l 3卷

第 4期

21 0 0年 8月Au . 0 0 g2 1

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对霍尔效应测量磁场实验的方法改进吴魏霞，杨少波，张明长(京印刷学院基础部，北京北摘

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要：针对大学物理实验中“霍尔效应法测量磁场”项目只能测长直螺线管轴线上的磁场分布的不足，提

出一种改进方法，测量任~未知磁场在二维空间中的分布，进而可扩展到测量三维空间磁场的分布。经改进后的实验可使学生深刻理解霍尔效应测磁场的原理及磁场的性质，并可作为设计性实验项目在大学物理实验课中开出，培养学生的创新意识。关键词：霍尔效应；方法改进；电磁效应中图分类号：4 15 O 4 .文献标识码： A d i1 .9 9 ji n 17— 35 2 1 .4 06 o:

利用霍尔效应测量磁场

【教学目的】

1.使学生了解霍尔电压产生的机制； 2.使学生学会用霍尔元件测量磁场的基本方法

【重点与难点】

重点：霍尔效应产生的原理; 难点：1、霍尔电压的产生机制 ；

2、消除附加效应的方法

【实验内容】

1． 霍尔元件输出特性测量（测绘VH-IS曲线。VH-IM曲线） 2． 测绘螺线管轴线上磁感应强度的分布曲线

【教学方法】

口头讲述、板书、实验演示

【教学过程设计】 1、 内容的引入：

提问 ：

（1）、 电荷在磁场中作切割磁力线的运动会受到什么力的作用？这个力会使电荷的运

动发生怎样的变化？

（洛伦兹力；圆周运动） （2）、什么是霍尔效应？ 霍尔电压是怎样产生的？ （ 见实验原理） 2、 重点讲解

（一）、实验原理 （1）霍尔效应

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。如图所示，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（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它

利用霍尔效应测量磁场

【教学目的】

1.使学生了解霍尔电压产生的机制； 2.使学生学会用霍尔元件测量磁场的基本方法

【重点与难点】

重点：霍尔效应产生的原理; 难点：1、霍尔电压的产生机制 ；

2、消除附加效应的方法

【实验内容】

1． 霍尔元件输出特性测量（测绘VH-IS曲线。VH-IM曲线） 2． 测绘螺线管轴线上磁感应强度的分布曲线

【教学方法】

口头讲述、板书、实验演示

【教学过程设计】 1、 内容的引入：

提问 ：

（1）、 电荷在磁场中作切割磁力线的运动会受到什么力的作用？这个力会使电荷的运

动发生怎样的变化？

（洛伦兹力；圆周运动） （2）、什么是霍尔效应？ 霍尔电压是怎样产生的？ （ 见实验原理） 2、 重点讲解

（一）、实验原理 （1）霍尔效应

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。如图所示，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（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它

【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