霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告編輯版

1、霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告編輯版實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：一、實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)：霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)室二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)：霍爾效應(yīng)法測(cè)磁場(chǎng)三、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：四、實(shí)驗(yàn)原理:（一）霍耳效應(yīng)現(xiàn)象將一塊半導(dǎo)體（或金屬）薄片放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的磁場(chǎng)中，并讓薄片平面與磁場(chǎng)方向（如y方向）垂直。如在薄片的橫向（x方向）加一電流強(qiáng)度為|h的電流，那么在與磁場(chǎng)方向和電流方向垂直的z方向?qū)a(chǎn)生一電動(dòng)勢(shì)u h。如圖1所示，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍耳效應(yīng)，u h稱(chēng)為霍耳電壓?；舳l(fā)現(xiàn)，霍耳電壓u h與電流強(qiáng)度i h和磁感應(yīng)強(qiáng)度b成正比，與磁場(chǎng)方向薄片的厚度d反比，即u h二r-b（1）d式中，比例系數(shù)r稱(chēng)為霍耳系數(shù)，對(duì)同一

2、材料r為一常數(shù)。因成品霍耳元件（根據(jù)霍耳效應(yīng)制成的器件）的d也是一常數(shù)，故r/d常用另一常數(shù)k來(lái)表示，有u h二ki h b （2）式中，k稱(chēng)為霍耳元件的靈敏度，它是一個(gè)重要參數(shù)，表示該元件在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位電流作用下霍耳電壓的大小。如果霍耳元件的靈敏度k知道（一般由實(shí)驗(yàn)室給出），再測(cè)出電流i h和霍耳電壓u h，就可根據(jù)式u hki算出磁感應(yīng)強(qiáng)度b。 （二）霍耳效應(yīng)的解釋現(xiàn)研究一個(gè)長(zhǎng)度為i、寬度為b、厚度為d的n型半導(dǎo)體制成的霍耳元件。當(dāng)沿x方向通以電流i h后，載流子（對(duì)n型半導(dǎo)體是電子）e將以平均速度v沿與電流方向相反的方向運(yùn)動(dòng)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的磁場(chǎng)中，電子將受到洛侖茲力的作用，其大小為f b = evb方向沿z方向。在f b的作用下，電荷將在元件沿z方向的兩端面堆積形成電場(chǎng)e h（見(jiàn)圖2），它會(huì)對(duì)載流子產(chǎn)生一靜電力f e，其大小為f e ye h方向與洛侖茲力f b相反，即它是阻止電荷繼續(xù)堆積的。當(dāng)f b和f e達(dá)到靜態(tài)平衡后，有f b = f e，即evb = ee h二eg/b，于是電荷堆積的兩端面（z方向）的電勢(shì)差為u h =vbb （4）通過(guò)的電流i h可表示為l h - -nevbd式中n是電子濃度，