霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考-霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-供參考

1、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息軟件學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 學(xué)期：2012-2013第一學(xué)期 任課老師：*專(zhuān)業(yè)班級(jí)：*學(xué)號(hào)：* 姓名：* 評(píng)分：實(shí)驗(yàn)3 霍爾效應(yīng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻栃?yīng)實(shí)驗(yàn)原理以及有關(guān)霍爾器件對(duì)材料要求的知識(shí)。測(cè)量霍爾元件的曲線，了解霍爾電壓與霍爾元件工作電流、直螺線管的勵(lì)磁電流之間的系。學(xué)習(xí)用對(duì)稱(chēng)測(cè)量法消除副效應(yīng)的影響，測(cè)量試樣的和曲線。確定試樣的導(dǎo)電類(lèi)型、載流子濃度以及遷移率。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備TH-H 型霍爾實(shí)驗(yàn)組合儀由試驗(yàn)儀和測(cè)試儀組成1.實(shí)驗(yàn)儀： 本實(shí)驗(yàn)儀由電磁鐵、二維移動(dòng)標(biāo)尺、三個(gè)換向閘 刀開(kāi)關(guān)、霍爾元件組成。C型電磁鐵，給它通以電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。 二維移動(dòng)標(biāo)尺及霍爾元件；霍爾

2、元件是由N型半導(dǎo)體材料制成的，將其固定在二維移動(dòng)標(biāo)尺上，將霍爾元件放入磁鐵的縫隙之中，使霍爾元件垂直放置在磁場(chǎng)之中，在霍爾元件上通以電流，如果這個(gè)電流是垂直于磁場(chǎng)方向的話，則在垂直于電流和磁場(chǎng)方向上導(dǎo)體兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差。 三個(gè)雙刀雙擲閘刀開(kāi)關(guān)分別對(duì)勵(lì)磁電流，工作電流 霍爾電壓 進(jìn)行通斷和換向控制。右邊閘刀控制勵(lì)磁電流的通斷換向。左邊閘刀開(kāi)關(guān)控制工作電流的通斷換向。中間閘刀固定不變即指向一側(cè)。2.測(cè)試儀 測(cè)試儀有兩組獨(dú)立的恒流源，即“輸出”為010mA給霍 爾元件提供工作電流的電流源，“輸出”為01A為電磁鐵提供電流的勵(lì)磁電流源。兩組電流源相互獨(dú)立。兩路輸出電流大小均連續(xù)可調(diào)，其值可通過(guò)“測(cè)

3、量選擇”鍵由同一數(shù)字電流表進(jìn)行測(cè)量，向里按“測(cè)量選 擇”測(cè)，放出鍵來(lái)測(cè)。電流源上有Is調(diào)節(jié)旋鈕和Im調(diào)節(jié)旋鈕。 直流數(shù)字電壓表用于測(cè)量霍爾電壓，本實(shí)驗(yàn)只讀霍爾電壓、所以將中間閘刀開(kāi)關(guān)撥向上面即可。當(dāng)顯示屏上的數(shù)字前出現(xiàn)“”號(hào)時(shí)，表示被測(cè)電壓極性為負(fù)值。實(shí)驗(yàn)的基本構(gòu)思和原理霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。由于帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場(chǎng)方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚集，從而形成附加的橫向電場(chǎng)，即霍爾電場(chǎng)。然而在產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的同時(shí)，因伴著多種副效應(yīng)，以致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的兩極之間的電壓并不等于真的值，而是包含著各種副效應(yīng)引起的附加電

4、壓，因此必須設(shè)法消除。根據(jù)副效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理可知，采用電流和磁場(chǎng)換向的所謂對(duì)稱(chēng)測(cè)量法，基本上能夠把副效應(yīng)的影響從測(cè)量的結(jié)果中消除。具體做法是和大小不變，并在設(shè)定電流和磁場(chǎng)的正反方向后，依次測(cè)量由下列四組不同方向的和組合的兩點(diǎn)之間的電壓V1,V2,V,.V4,即 +Is，+B，V1 +Is，-B，V2 -Is，-B，V3 -Is，+B，V4，然后求上述四組數(shù)據(jù)V1，V2，V3，V4的代數(shù)平均值，可得 Vh=(V1V2+V3V4)/4通過(guò)對(duì)稱(chēng)測(cè)量法求得的Vh，雖然還存在個(gè)別無(wú)法消除的副效應(yīng)，但其引入的誤差甚小，可以不計(jì)。四實(shí)驗(yàn)基本步驟(1) 按連接測(cè)試儀和實(shí)驗(yàn)儀之間相應(yīng)的I s 、V s 和I m

5、各組連線，I s 及Im換向開(kāi)關(guān)投向上方，表明I s 及Im均為正值，反之為負(fù)值。V h 、Vo 切換開(kāi)關(guān)投向上方測(cè)Vh，投向下方測(cè)Vo 。(2)對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零。將測(cè)試儀的兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕均置零位，待開(kāi)機(jī)數(shù)分鐘后若V h,顯示不為零，可通過(guò)面板左下方小孔的“調(diào)零”電位器實(shí)現(xiàn)調(diào)零，即“0. .00“。(3)測(cè)繪切換Vh- 值。將開(kāi)關(guān)“V h 、Vo ”投向V h測(cè)，測(cè)試儀的功能切換置Vh，保持Im值不變，測(cè)繪Vh-Is曲線。(4)測(cè)繪Vh-Im值。實(shí)驗(yàn)儀及試驗(yàn)儀各開(kāi)關(guān)位置同上。保持半導(dǎo)體的電流I s不變，測(cè)繪Vh-Im曲線。(5)測(cè)量Vo 值。將切換開(kāi)關(guān)“V h 、Vo ”投向v o測(cè)，在零磁場(chǎng)下

6、，取I s=2.00mA，測(cè)量Vo。(6)確定樣品的導(dǎo)電類(lèi)型。將實(shí)驗(yàn)儀三組雙刀開(kāi)關(guān)均投向上方，毫伏表測(cè)量電壓為Vaa,取I s=2.00mA，-，Im=0.6A ，測(cè)量V h 大小及極性，判斷樣品導(dǎo)電類(lèi)型。(7) 求樣品R h ,n,o,u 值。 五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理繪制Vh-Is 曲線數(shù)據(jù)表Is (mA )(霍爾電流)Vh=(V1-V2+V3-V4)/4 (mV) +Is,+B， +Is,-B，-Is,-B， -Is,+B，1.00-4.784.18-4.274.284.381.50-7.036.38-6.896.526.712.00-9.278.56-9.088.768.922.50-11

7、.5510.80-11.3211.04 11.183.00-13.8013.00-13.5113.2913.404.00-17.9117.39-18.2917.7817.84其中電流范圍：Im=0.6A；Is=1.004.00mA繪制Vh-Im 曲線數(shù)據(jù)表(A)(勵(lì)磁電流)Vh=(V1-V2+V3-V4)/4(mV)+Is,+B，+Is,-B，-Is,-B，-Is,+B，0.300-7.046.26-6.766.546.650.400-9.388.52-9.038.828.940.500-11.5410.74-11.2411.0911.150.600-13.8412.97-13.4813.27

8、13,.390.700-16.0015.21-15.7215.5215.610.800-18.2317.44-17.9517.7317.84其中電流范圍：Is=3.00mA；Im=0.3000.800A。Vo=1mv，d=0.5mm，由表畫(huà)出V h-Im關(guān)系線：由表畫(huà)出V h I s關(guān)系線： 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 R h=（Vh*d）/(I s*B)=1.06*10-2(M.V)/(A.T)u=|Rh|o =? . n=1/|Rh|e=6.4*10（20）（m-3）o=l*I/(S*U)=？五實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 1. 當(dāng)勵(lì)磁電流=0時(shí)，霍爾電壓不為0，且隨著霍爾電流的增加而增加，通過(guò)作圖發(fā)現(xiàn)二者滿足線性關(guān)系。

9、說(shuō)明在霍爾元件內(nèi)存在一不等位電壓，這是由于測(cè)量霍爾電壓的兩條接線沒(méi)有在同一個(gè)等勢(shì)面上造成的。2.當(dāng)勵(lì)磁電流保持恒定，改變霍爾電流時(shí)，測(cè)量得到的霍爾電壓隨霍爾電流的增加而增加，通過(guò)作圖發(fā)現(xiàn)二者之間滿足線性關(guān)系。3.當(dāng)霍爾電壓保持恒定，改變勵(lì)磁電流時(shí)，測(cè)量得到的霍爾電壓隨勵(lì)磁電流的增加而增加，通過(guò)作圖發(fā)現(xiàn)二者之間也滿足線性關(guān)系六注意事項(xiàng)：1.不要帶電接線，中間改變電路時(shí)，一定要先關(guān)閉電源，再連接電路。2.實(shí)驗(yàn)完成后要整理實(shí)驗(yàn)儀器，先關(guān)閉電源，再將電線拆下，捋好后放在實(shí)驗(yàn)儀器的右側(cè)。3.儀器開(kāi)機(jī)前應(yīng)將、調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針?lè)较蛐降?，使其輸出電流趨于最小，然后再開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)前，應(yīng)將、調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針?lè)较蛐降?，然后切斷電?.電源開(kāi)機(jī)后預(yù)熱幾