霍尔效应实验报告 (2).doc

南昌大学物理实验报告课程名称: 普通物理实验(2) 实验名称: 霍尔效应学院: 专业班级: 学生姓名: 学号: 实验地点: 座位号:实验时间: 实验目得:ﻩ1、了解霍尔效应法测磁感应强度得原理与方法;ﻩ2、学会用霍尔元件测量通电螺线管轴向磁场分布得基本方法;实验仪器: 霍尔元件测螺线管轴向磁场装置、多量程电流表2只、电势差计、滑动变阻器、双路直流稳压电源、双刀双掷开关、连接导线15根。实验原理:ﻩ1、霍尔效应ﻩ霍尔效应本质上就是运动得带电粒子在磁场中受洛仑磁力作用而引起得偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转导致在垂直电流与磁场方向上产生正负电荷得聚积,从而形成附加得横加电场,即霍尔电场、如果<0,则说明载流子为电子,则为n型试样;如果>0,则说明载流子为空穴,即为p型试样。 显然霍尔电场就是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受得横向电场力e与洛仑磁力相等,样品两侧电荷得积累就达到动态平衡,故有:e=- 其中EH为霍尔电场,就是载流子在电流方向上得平均速度。若试样得宽度为b,厚度为d,载流子浓度为n,则由上面两式可得: (3)即霍尔电压(上下两端之间得电压)与乘积成正比与试样厚度d成反比。比列系数称为霍尔系数,它就是反应材料霍尔效应强弱得重要参量。只要测出以及知道、B与d可按下式计算: 2、霍尔系数与其她参量间得关系ﻩ根据可进一步确定以下参量:由得符号(或霍尔电压得正负)判断样品得导电类型。判别方法就是电压为负,为负,样品属于n型;反之则为p型。由求载流子浓度n、,求载流子得迁移率与载流子浓度n以及迁移率之间有如下关系即=,测出值即可求。 3、霍尔效应与材料性能得关系 由上述可知,要得到大得霍尔电压,关键就是选择霍尔系数大(即迁移率高、电阻率也较高)得材料。因,金属导体与都很低;而不良导体虽高,但极小,所以这两种材料得霍尔系数都很小,不能用来制造霍尔器件。半导体高,适中,就是制造霍尔元件较为理想得材料,由于电子得迁移率比空穴迁移率大,所以霍尔元件多采用n型材料,其次霍尔电压得大小与材料得厚度成反比,因此薄膜型得霍尔元件得输出电压较片状要高得多。就霍尔器件而言,其厚度就是一定得,所以实用上采用来表示器件得灵敏度,称为霍尔灵敏度,单位为、 4、伴随霍尔效应出现得几个副效应及消除办法ﻩ在研究固体导电得过程中,继霍尔效应之后又相继发现了爱廷豪森效应、能斯特效应、理吉勒杜克效应,这些都属于热磁效应。现在介绍如下: (1)爱廷豪森效应电压 爱廷豪森发现,由于载流子速度不同,在磁场得作用下所受得洛仑磁力不相等,快速载流子受力大而能量高,慢速载流子受力小而能量低,因而导致霍尔元件得一端较为另一端温度高而形成一个温度梯度场,从而出现一个温差电压。此效应产生得电压得大小与电流I、磁感应强度B得大小成正比,,但电压值一般较小,由它带来得误差约为5%左右。 (2)能斯特效应电压 由于电流输入输出两引线端焊点处得电阻不可能完全相等,因此通电后会产生不同得势效应,,扩散电子在磁场中得作用下在横向形成电场,从而产生电压。电压得正负与磁场B有关,与电流I无关。ﻩ(3)里纪-勒杜克效应电压 由能斯特效应引起得扩散电