利用霍爾元件測磁場 ppt課件

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)用霍爾元件測磁場 深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)慣用霍爾元件丈量長直螺線管的軸向磁場分布學(xué)慣用霍爾元件丈量長直螺線管的軸向磁場分布了解產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的物理過程了解產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的物理過程學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)“對(duì)稱丈量法消除負(fù)效應(yīng)的影響，丈量對(duì)稱丈量法消除負(fù)效應(yīng)的影響，丈量試樣的試樣的VHIS VHIS 和和VHIVHI曲線曲線確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器

2、實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理OyzxBIHHIBVK IBnqd1、霍爾電動(dòng)勢、霍爾電動(dòng)勢dHV、樣品的導(dǎo)電類型、樣品的導(dǎo)電類型P型：空穴導(dǎo)電，在如圖條件下，點(diǎn)高于型：空穴導(dǎo)電，在如圖條件下，點(diǎn)高于N型：電子導(dǎo)電，在如圖條件下，型：電子導(dǎo)電，在如圖條件下，A點(diǎn)高于點(diǎn)高于BvHV：霍爾電動(dòng)勢：霍爾電動(dòng)勢HK：霍爾器件的靈敏度：霍爾器件的靈敏度1HRnq:資料的霍爾系數(shù)資料的霍爾系數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理、霍爾元件

3、的參數(shù)、霍爾元件的參數(shù)1遷移率遷移率vEHKd電導(dǎo)率電導(dǎo)率/nq平均漂移速率平均漂移速率等位面等位面電壓端電壓端電流端電流端、附加電動(dòng)勢、附加電動(dòng)勢電熱愛廷豪森效應(yīng)電熱愛廷豪森效應(yīng)溫差能斯特效應(yīng)里紀(jì)勒杜克效應(yīng)溫差能斯特效應(yīng)里紀(jì)勒杜克效應(yīng)不等電位差零位誤差不等電位差零位誤差實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料對(duì)稱丈量法消除副效應(yīng)對(duì)稱丈量法消除副效應(yīng)經(jīng)過改動(dòng)磁場的方向或改動(dòng)霍爾電流的方向，即分別丈經(jīng)過改動(dòng)磁場的方向或改動(dòng)霍爾電流的方向，即分別丈量四組不同方向的量四組不同方向的Is和和B組合的組合的VAA，然后求平均，然

4、后求平均44321VVVVVH+B，+I VAA=V1 :V1+V-B，+I VAA=-V2 :-V2+V+B，-I VAA=-V4 :-V4+V-B，-I VAA=V3 :V3+V二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理、螺線管的磁場、螺線管的磁場121(coscos)2BnIR1A2A21p12nInIxB實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器 TH 型型 測試儀測試

5、儀 S 螺線管磁場H 霍爾效應(yīng)VH、VO(mv)IS、IM(A)功能切換功能切換SHIS調(diào)理調(diào)理IM調(diào)理調(diào)理丈量選擇丈量選擇ISIMVH、VO輸入輸入IS輸輸出出IM輸輸出出杭州天科技術(shù)實(shí)業(yè)杭州天科技術(shù)實(shí)業(yè)杭州天煌電器設(shè)備廠杭州天煌電器設(shè)備廠調(diào)零調(diào)零+-THHTHH霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測試儀霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測試儀實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器 THHTHH霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)組合儀霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)組合儀Is換向換向IM 換向換向VHIs輸入輸入IM 輸入輸入電磁鐵電磁鐵樣品樣品樣品架樣品架x y 調(diào)理調(diào)理實(shí)驗(yàn)

6、目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料VH輸出輸出實(shí)驗(yàn)連線圖實(shí)驗(yàn)連線圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 、丈量試樣的、丈量試樣的VHIS VHIS 和和VHIVHI曲線，確定樣品的導(dǎo)電類曲線，確定樣品的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率型、載流子濃度以及遷移率IS/mAV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4 /mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is1.00

7、1.502.002.503.003.504.001 1實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向?qū)嶒?yàn)儀雙刀開關(guān)倒向“VHVH，測試儀功能選擇置于，測試儀功能選擇置于“VHVHIM=0.5A,IM=0.5A,測繪測繪VHIS VHIS 曲線曲線實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 2 2、堅(jiān)持、堅(jiān)持IS IS 的值不變的值不變 IS =3.00mA IS =3.00mA，測繪曲線，測繪曲線VHIVHI載流子濃度以及遷移率載流子濃度以及遷移率IM/AV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2

8、+V3-V4)/4 /mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.3000.4000.5000.6000.7000.800留意記錄電磁鐵規(guī)格數(shù)值k，單位為高斯(Gs/A)或特斯拉(T/A, 10kGs/A) ，表示線圈通入1A電流產(chǎn)生磁場強(qiáng)度數(shù)值，勵(lì)磁電流 IM 決議磁場強(qiáng)度的大?。築=k IM實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 3 3實(shí)驗(yàn)儀雙刀開關(guān)倒向?qū)嶒?yàn)儀雙刀開關(guān)倒向“VOVO，測試儀功能選擇置于，測試儀功能選擇置于“VoVo在零磁場下，在零磁場下，Is=0.2

9、mA,Is=0.2mA,丈量丈量VoVo實(shí)驗(yàn)中不測這一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中不測這一項(xiàng)確定樣品的導(dǎo)電類型確定樣品的導(dǎo)電類型( (不做不做) )，并求，并求RH ,RH ,HHSV dRI B實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 x1x2xV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVHB+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.00.00.50.01.00.01.50.00.0留意紀(jì)錄線圈的霍爾靈敏度留意紀(jì)錄線圈的霍爾靈敏度KH，單位，單位mV/ (mA kGS) 儀器特征儀器特征: :

10、折疊尺的運(yùn)用折疊尺的運(yùn)用 B = 1000VH / (KH IS) 、丈量螺線管軸線上磁場分布、丈量螺線管軸線上磁場分布 IM=0.600AIM=0.600A， IS=6.00mA)IS=6.00mA)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料五、報(bào)告要求五、報(bào)告要求2 2、做、做IMVHIMVH曲線曲線3 3、做、做ISVHISVH曲線曲線4 4、計(jì)算、計(jì)算 按國際單位計(jì)算按國際單位計(jì)算HHSV dRI B5 5、作螺線管軸線上磁場分布曲線、作螺線管軸線上磁場分布曲線1 1、原始數(shù)據(jù)抄入正文、原始數(shù)據(jù)抄入正文, ,正確

11、計(jì)算正確計(jì)算VHVH和和B B6 6、總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得、總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得, ,寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論7 7、回答教材上的問題、回答教材上的問題. .實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料1 1厄廷豪森厄廷豪森Eting hausenEting hausen效應(yīng)引起的電勢差效應(yīng)引起的電勢差由于電子實(shí)踐上并非以同一速度v沿X軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，速度大的電子回轉(zhuǎn)半徑大，能較快地到達(dá)接點(diǎn)3的側(cè)面，從而導(dǎo)致3側(cè)面較4側(cè)面集中較

12、多能量高的電子，結(jié)果3、4側(cè)面出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢能斯特能斯特NernstNernst效應(yīng)引起的電勢差效應(yīng)引起的電勢差 NVNV焊點(diǎn)1、2間接觸電阻能夠不同，通電發(fā)熱程度不同，故1、2兩點(diǎn)間溫度能夠不同，于是引起熱分散電流。與霍爾效應(yīng)類似，該熱電流也會(huì)在3、4點(diǎn)間構(gòu)成電勢差I(lǐng)BVENV的方向僅與B的方向有關(guān)。 七、閱讀資料七、閱讀資料實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 報(bào)告要求報(bào)告要求閱讀材料閱讀材料RV里紀(jì)里紀(jì)勒杜克勒杜克RighiLeducRighiLeduc效應(yīng)產(chǎn)生的電勢差效應(yīng)產(chǎn)生的電勢差在能斯特效應(yīng)的熱分散電流的載流子由于速度不在能斯特效應(yīng)的熱分散電流的載流子由于速度不同，一樣具有厄廷豪森效應(yīng)，又會(huì)在同，一樣具有厄廷豪森效應(yīng)，又會(huì)在3 3、4 4點(diǎn)間構(gòu)成溫點(diǎn)間構(gòu)成溫差電動(dòng)勢差電動(dòng)勢的正負(fù)僅與的正負(fù)僅與B B的方向有關(guān)，而與的方向有關(guān)，而與I I的方向無關(guān)。的方向無關(guān)。 0V4 4不等電勢效