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1、霍尔效应（Hall Effect）霍尔效应是 1879 年由年仅 24 岁，尚在读研究生的霍尔在研究载流导体在磁场中的受力性质时发现的，它被广泛应用于科学和工程技术研究中对磁场、功率以及位移等参数的测量。由于半导体中的霍尔效应比金属导体要强的多，随着半导体工业的发展，霍尔效应被越来越多地用来确定半导体材料的导电类型、载流子浓度以及禁带宽度等参数。近年来，霍尔效应又得到了重大发展，冯克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍尔效应，它的应用大大提高了有关基本常数的准确性，冯也因此获得了诺贝尔物理学奖。一、实验原理在一块长方形金属薄片或半导体薄片的某一方向上通电流 ，在其垂直方向加磁场 B，则在垂直
2、于电流和磁场的方向上将产生电位差 ，这就是霍尔效应， 称为霍尔电压。霍尔效应可用洛伦磁力来解释，如图 1 所示的半导体薄片（霍尔片）位于磁场 B 中，电流 沿 X轴正方向通过半导体薄片，设薄片中的载流子（自由电子）以平均速度 沿 X 轴负方向运动，则电子受洛伦磁力为 ，自由电子受力发生偏转，在面上积聚，同时在面上积聚同样数量的正电荷，这样沿 Y 方向形成一电场，电场形成的电场力 将阻碍电荷的继续积聚，设电场强度为 E，则 ，当电场力和洛伦磁力相等时达到稳定状态，即： ，有 。根据电流强度的定义有 ，代入上式有： ,这就是霍尔电压的计算公式。记其中 为霍尔系数， 为霍尔元件灵敏度。由此可知，霍尔
3、电压和磁感应强度以及电流强度成正比，和元件厚度成反比,为了提高霍尔元件的灵敏度，一般霍尔元件的厚度都在 0.2 左右。二、实验仪器TH-S 型螺线管磁场实验仪、测试仪三、实验内容及步骤1， 正确连接线路，对电源进行调零、校准；2， 确定励磁电流的大小，改变霍尔元件工作电流的大小，测绘工作电流和霍尔电压的关系曲线；3， 确定工作电流大小，改变励磁电流的大小，测绘励磁电流和霍尔电压的关系曲线；4， 确定工作电流和励磁电流的大小，测绘并计算螺线管轴线上磁感应强度分布曲线；5， 掌握采用对称测量法（改变磁场和工作电流的方向）来消除测量中的副效应（如不等位效应、埃廷豪森效应等）的方法。本实验旨在加深学生对霍尔效应的理解，掌握用霍尔元件测量磁场的原理及方法，领会用对称测量法来消除实验误差的思想，通过连接线路、测量数据、绘制曲线，培养学生的动手能力及一丝不苟的工作态度，启发学生对实验手段和测试方法的思考，锻炼其创新精神。
