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霍尔效应实验报告(共8篇)
霍尔效应实验报告(共8篇)
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篇一：霍尔效应实验报告
大 学
本( 专 ) 科实验报告
课程名称： 姓 名： 学 院：
系：
专 业： 年 级： 学 号：
指导教师： 成 绩： 年 月 日
（实验报告目录）
实验名称
一、实验目的和要求 二、实验原理 三、主要实验仪器
四、实验内容及实验数据记录 五、实验数据处理与分析
霍尔效应实验
一．实验目的和要求：
1 、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数 .
2 、测绘霍尔元件的 vh?is ，vh?im 曲线了解霍尔电势差
is 、励磁电流 im 之间的关系。

六、质疑、建议
vh 与霍尔元件控制 （工作） 电流
3 、学习利用霍尔效应测量磁感应强度 b 及磁场分布。 4 、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。 5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
二．实验原理：
、霍尔效应
霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，从本质上讲，霍尔
效应是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。 当带电粒子（电子或空穴）
被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的
聚积，从而形成附加的横向电场。
如右图（ 1）所示，磁场 b 位于 z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿 x 正向通以电流
is （称为控制电流或工作电流） ，假设载流子为电子（ n 型
半导体材料），它沿着与电流 is 相反的 x 负向运动。
由于洛伦兹力 fl 的作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于 y 轴负方向的 b 侧偏转，并
使 b 侧形成电子积累，而相对的 a 侧形成正电荷积累。与此同时运动的电子还受到由于两种
积累的异种电荷形成的反向电场力 fe 的作用。随着电荷积累量的增加， fe 增大，当两力大
小相等（方向相反）时， fl=-fe ，则电子积累便达到动态平衡。这时在 a、b 两端面之间建立
的电场称为霍尔电场 eh，相应的电势差称为霍尔电压 vh。
设电子按均一速度向图示的 x 负方向运动，在磁场 b 作用下，所受洛伦兹力为
fl=-eb
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式中 e 为电子电量，为电子漂移平均速度， b 为磁感应强度。
同时，电场作用于电子的力为 fe??eeh??evh/l 式中
霍尔电压， l 为霍尔元件宽度

eh

为霍尔电场强度，

vh

为
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当达到动态平衡时， fl??fe ?vh/l （ 1）
设霍尔元件宽度为 l ，厚度为 d，载流子浓度为 n，则霍尔元件的控制 （工作）电流为
（ 2） 由（ 1），（ 2）两式可得 vh?ehl?

is?ne
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ib1isb
?rhs （ 3）
nedd
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即霍尔电压 vh（ a、b 间电压）与 is 、b 的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例
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系数

rh?
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1
称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导 ne
率σ =neμ的关系，还可以得到：
rh??/???? （ 4）
式中 ?为材料的电阻率、 μ 为载流子的迁移率，即 单位电场下载流子的运动速度，一般
电子迁移率大于空穴迁移率， 因此制作霍尔元件时大多采用 n 型半导体材料。 当霍尔元
件的材料和厚度确定时，设 kh?rh/d?1/ned （ 5）
将式（ 5）代入式（ 3）中得 vh?khi