霍爾效應(yīng)的原理及應(yīng)用

河南大學(xué)民生學(xué)院 年級(jí)2010級(jí) 專業(yè)班級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名范博 指導(dǎo)教師姓名翟俊梅 指導(dǎo)教師職稱副教授 論文完成時(shí)間2014-04-22 部 典霍爾效應(yīng)誤差 3二量子霍爾定律 3 (1)工程技術(shù)中的應(yīng)用 9 (2)日常生活中的應(yīng)用 10 (3)科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用 11 霍爾效應(yīng)的原理及應(yīng)用 開封，475004)家霍爾于1879年在校讀研期cipleandApplicationofHalleffectAbstract：Halleffectisakindofelectromagneticeffect,ThisphenomenoniscausedbytheAmericanphysicistA-H-Hallin1879whenthecarriersdoduringgraduateconductorsinamagneticfieldbytheforceoftheexperimentalfindings.Whenthecurrentisperpendiculartotheexternalmagneticfieldandthroughtheconductor,theconductorisperpendiculartothemagneticfieldandelectriccurrentproduceselectricpotentialdifferencebetweenthetwodirectionofendface,thisphenomenoniscalledthehalleffect.Theelectricpotentialdifferencecausedbyexperimenthavebeencalledhallelectricpotentialdifference.1897年，霍爾于馬里蘭Johnsopkins大學(xué)讀研究生。當(dāng)時(shí)還并沒有人發(fā)現(xiàn)電子的場(chǎng)當(dāng)中，使磁場(chǎng)的方向垂直電流的方向，于導(dǎo)體板兩側(cè)也就是圖中a與b之間這種現(xiàn)象為霍爾效應(yīng)，在導(dǎo)體的兩側(cè)形成的電勢(shì)U稱之為霍爾電壓?；魻柈?dāng)時(shí)效應(yīng)是一是一比例常數(shù)，被稱為霍爾系數(shù)，它是由導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的性質(zhì)來決定的圖2霍爾效應(yīng)中等勢(shì)面影響的跳躍性變化，實(shí)驗(yàn)中跳躍的階梯大小是通過被整數(shù)除的基本物理常數(shù)來決定電阻RH將隨著磁場(chǎng)的變化而呈現(xiàn)出一些量子化的電阻平臺(tái),這些平臺(tái)電阻的數(shù)數(shù)值可以用后面的式子描述出來hei即可推出i=1,2,3,….由上式所表達(dá)出的量子化電阻率在目前所能測(cè)量水平的精度已經(jīng)達(dá)到10?8以上的數(shù)問題打下一定的基礎(chǔ):一方面提供一個(gè)絕對(duì)電阻標(biāo)準(zhǔn)：,,從1990年起這種電阻標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被確認(rèn)為是國際電阻標(biāo)準(zhǔn);數(shù)可以用來驗(yàn)證一些理論的正確與否如量子電動(dòng)力學(xué),在這些理論中光速和真空電容率已經(jīng)通過其它的方法得到精確測(cè)定電阻平臺(tái)給人們展現(xiàn)出即使像這樣非常薄的樣品在強(qiáng)度很高磁場(chǎng)和超低溫度狀,已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)100余年并且得到多種應(yīng)用的不同類型的實(shí)驗(yàn)表明,如果二維電子處于強(qiáng)度較高的磁場(chǎng)或超低溫度環(huán)境時(shí)在電阻率隨磁向相同的電阻R就下降至0,與此同時(shí)與電流垂直的霍爾電阻也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)數(shù)值感應(yīng)強(qiáng)度B再次增加的時(shí)候,電阻R也再次增加的過程中,就臺(tái)的這種現(xiàn)象。在KVonKlitzing實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應(yīng)的存在后不久，崔子氣系統(tǒng)的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)霍爾平臺(tái)的電阻是步結(jié)構(gòu)具有更精確，在Vvv的各種分?jǐn)?shù)值一些及其普適的現(xiàn)象之后,很多實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出大多的分?jǐn)?shù)v所對(duì)應(yīng)的平和極小值。將所得出的這些分?jǐn)?shù)v寫作p/q這些v可以分為以下幾類:xx[1][1]當(dāng)分母q為奇數(shù),分子p=1或p=q-1,如等qpq等xx度度T而升高并且指數(shù)式增大得出有:證明σ是x后的學(xué)習(xí)和研究…【2】霍爾器件的輸出特性，如圖(a)在控制電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾電壓VH的磁場(chǎng)和其變型中，可以在各種相關(guān)磁霍爾元件一般選擇采用N型鍺(Geμn=3.900cm2/(V?s)),銻化銦(InSbμn=7.8m2/(Vs))和砷化銦(InAμn=3m2/(V?s))這些半導(dǎo)體材料來制成。銻化霍爾效應(yīng)和霍爾元件1.InSb霍爾元件的輸出特性2.GaAs霍爾元件的輸出特性體積小，重量輕，便于生活區(qū)，安裝，低功耗，高頻率(最高可達(dá)1MHz)，并 (1)工程技術(shù)中的應(yīng)用在該圖中，經(jīng)過校準(zhǔn)的霍爾效應(yīng)器件來顯示的輸出電流值可直接從霍爾輸出應(yīng)用霍爾效應(yīng)來測(cè)量電流霍爾傳感器是彈性構(gòu)件的壓部，和一個(gè)霍爾元件磁系統(tǒng)等，如圖(a)該彈性體是一種膜盒，(b)一種彈簧，(c)是波紋管。磁系統(tǒng)最好能夠使用均勻磁場(chǎng)梯度的復(fù)合體系來形成，如圖(a)和(b)所示，單個(gè)磁體也可以使用，如(c)變霍爾元件，從而改變它的輸出電壓VH。通過在p?F(VH)預(yù)先校準(zhǔn)，得到 (2)日常生活中的應(yīng)用向功能的重點(diǎn);洗衣機(jī)電機(jī)速，話、鎖定鍵盤及解除鍵盤鎖等【