霍尔效应测螺线管中的磁场.ppt

霍尔效应测螺线管中的磁场
第1页，本讲稿共15页
主要内容
预备知识
实验简介
设计思路
操作指南
基本要求
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实验简介
置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场霍尔效应测螺线管中的磁场
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实验简介
设计思路
操作指南
基本要求
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实验简介
置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，称为霍尔效应。霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。
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预备知识
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螺线管中的磁场分布
霍尔效应
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霍尔效应
当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。
霍尔效应原理示意图
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霍尔效应
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霍尔电压UH与电流I和磁感应强度B及元件的厚度d的关系：
式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电量q的关系：
若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则
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螺线管中的磁场分布
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操作指南
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实验装置
操作要点
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实验装置
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操作要点
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按装置连接电路。励磁电流0-500mA,每50mA测量霍尔传感器的输出电压U。
2. 利用上述测量数据，以通电螺线管中心点磁感应强度B（x=0）的理论计算值为标准值，校准实验装置上集成霍耳传感器的灵敏度K 。并与该产品说明提供的技术指标比较
3. 绘出通电螺线管内磁感应强度的实验和理论计算曲线 。
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设计思路
由 可知，只要已知KH，用仪器测出I和UH，则可求出磁感应强度B的大小。
图2 SS495A型集成霍尔传感器 图3 输出电压与磁感应强度的关系图
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设计思路
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由
得到霍尔电压的测量结果
U =（U - U0 ）/K
B (x) = C（x）I
U = K C（x=0）I
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基本要求
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思考与作业
数据记录
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数据记录
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I(mA)
U(mV)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
UH
X（cm）
B（mT）
X（cm）
B（mT）
0
±
±
±
±
±
±
±
±
±
±
±
±
±
±
±
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思考与作业
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根据测量数据研究UH~I的关系，并用作图法求出磁感应B的大小
判断半导体霍尔元件的导电类型
计算霍尔元件的载流子浓度
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