《（科大奥锐实验平台）霍尔元件实验报告（实验满分内含实验数据截图）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（科大奥锐实验平台）霍尔元件实验报告（实验满分内含实验数据截图）（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、（科大奥锐实验平台）霍尔元件实验报告（实验满分内含实验数据截图） 学生姓名 XXX 学 号 XXX 成绩 系（院）别 电气与机械工程学院 专 业 电气及其自动化 班级 XXX 课程名称 大学物理 实验日期 2020 年 5 月 1 1 日 组 别 合作者 实 验 室 物理仿真实验平台 实验台号 指导教师 XXX 实验名称霍尔效应测量磁场 实【实验目的】 1. 了解霍耳效应的物理图像及其副效应产生原理。 2. 学习利用对称测量消除副效应的测量磁场方法 3. 学习用 “ 对称测量法 ” 消除付效应影响。 4 4 。 根据霍尔电压判断霍尔元件载流子类型，计算载 流子的浓度和迁移速度 。 1. 【仪器
2、设备】模拟平台上的霍尔效应测量仪。下图为实际图样： 【实验原理】 1 1 、通过霍尔效应测量磁场 霍尔效应装置如图所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中 (B 的方向沿 z 轴方向 ) ) ，当沿 y 方向的电极 A 、 、 A 上 施加电流 I 时，薄片内定向移动的载流子( ( 设平均速率为 v ) 受到洛伦兹力 FB 的作用 ： FB = = qvB ； (1) 无论载流子是负电荷还是正电荷， FB 的方向均沿着 x 方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累， 从而在薄片 B B 、 B 两侧产生一个电位差 VH , 形成一个电场 E E 。电场使载流子又受到一个与 FB 方
3、向相反的电场力 FE = = qVFqEb (2) 其中 b 为薄片宽度， FE 随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时 E FE 即 即 qVH = = qvBb (3) 这时在 B B 、 B 两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的 电压 VH 称为霍尔电压，电极 B B 、 B 称为霍尔电极。另一方面，射载流子浓度为 n, 薄片厚度为 d d ，则电流强度 Im 与 v 的关系为： I m = = bdnqv 。 R 称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。 I m 称为控制电流 。 若 I m 、 K H 已知，只要测出霍尔电压 VH ，即可算出磁场 B
4、 的大小；并且若知载流子类型 (n 型半导体多数载流子为电子 ， P 型半导体多数载流子为空穴 ), 则由 VH 的 正负可测出磁场方向，反之，若已知 磁场方向，则可判断载流子类型。 2 2 、霍尔效应实验中的付效应 ： 在实际应用中， 伴随霍尔效应经常存在其他效应。例如实际中载流子迁移速率 u ， 服从统计分布规律， 速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力， 向霍尔电场作用力方向偏转，速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力，向洛伦兹力方向偏转。这样使得一侧告诉载流子较多，相当于温度较高，而另一侧低速载流子较多，相当于温度较低。这种横向温差就是温差电动势 VE ，这种现象称为爱
5、延豪森效应。 这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差， ， 如果采用交流电， 则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立， 平顶山学院电气与机械工程学院实验报告 可以减小测量误差。 此外，在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差，这是因为霍尔电极 B、B不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡(图-1 中电位器 R 1 )。我们可以通过改变 I S 和磁场 B 的方向消除大多数副效应。具体说在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的 I S 和 B 组合的 V
6、 BB ,即 B， +I V BB =V 1 -B， +I V BB =-V 2 -B， -I V BB =V 3 B， -I V BB =-V 4 【实验过程】 一、验证霍尔电压 VH 与工作电流 Im 、霍尔电压 VH 与磁场 B B （ B n I M B0I M ）即与 I M 的关系。 1 1 、将测试仪上 I M 输出， I m 输出和 VH 输入三对接线柱分别与实验台上对应接线柱连接。打开测试仪电源开关，预热数分钟后开始实验。 【数据处理】 如图，绘制出图线图形，根据图形写出表达式： 【结果分析】 1 1 、霍耳元件质脆、引线易断，实验时要注意不要碰触或振动霍耳元件。 2 2 、
7、霍耳元件的工作电流 IH 有一额定值， 超过额定值后会因发热而烧毁 ， 实验时要注意实验室给出的额定值，一定不要超过。 3 3 、螺线管励磁电流有一额定值，为避免过热和节约用电，在不测量时应立即断开电源。 4 4 、消除负效应的影响要注意 V1 、 V2 、 V3 、 V4 的方向定义 。 5 5 、在所得的数据结果中，发现每项与理论值之间有偏差，但是总体在误差范围之内，试验成功！ 【问题讨论】 1. 若磁场不恰好与霍尔元件片的法线一致，对测量 结果有何影响， 如何用实验方法判断 B B 与元件法线是否一致？ 答： 磁感线与霍尔元件发现不一致 i bai 说明磁感线与霍尔元件不垂u du 直，i zhi 这样在测量元件电位差时会导致测量值不是最大电 dao位差，即 v v 偏小，而 b=v/ki ，所以 b b 会偏小。在稳恒磁场中慢慢旋转元件，当输出电压最大时，元件法线方向与磁场方向一致 。 2. 能否用霍尔元件片测量交变磁场？ 答：不可以。 模板,内容仅供参考
