利用霍尔元件测磁场.ppt

实验目的,实验原理,实验仪器,实验内容和步骤,报告要求,阅读材料,大学物理实验,用霍尔元件测磁场,深圳大学物理实验中心,1,一、实验目的,学习用霍尔元件测量长直螺线管的轴向磁场分布,了解产生霍尔效应的物理过程,学习“对称测量法”消除负效应的影响，测量试样的,V,H,I,S,和,V,H,I,曲线,确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率,二、实验原理,O,y,z,x,B,I,1、霍尔电动势,、样品的导电类型,P型：空穴导电,，,在如图条件下，,点高于,N型：电子导电，在如图条件下，,A,点高于,B,v,：霍尔电动势,：霍尔器件的灵敏度,:材料的霍尔系数,二、实验原理,、霍尔元件的参数,（1）迁移率,电导率,平均漂移速率,等位面,电压端,电流端,、附加电动势,电热（爱廷豪森效应）,温差（能斯特效应里纪勒杜克效应）,不等电位差（零位误差）,对称测量法消除副效应,通过改变磁场的方向或改变霍尔电流的方向，即分别测量四组不同方向的I,s,和B组合的V,AA,，然后求平均,+B，+I V,AA,=V,1,:V,1,+V,-B，+I V,AA,=-V,2,:-V,2,+V,+B，-I V,AA,=-V,4,:-V,4,+V,-B，-I V,AA,=V,3,:V,3,+V,二、实验原理,二、实验原理,、螺线管的磁场,R,三、实验仪器,TH 型 测试仪,S 螺线管磁场,H 霍尔效应,V,H,、V,O,(mv),I,S,、,I,M,(A),功能切换,S,H,I,S,调节,I,M,调节,测量选择,I,S,I,M,V,H,、V,O,输入,I,S,输,出,I,M,输,出,杭州天科技术实业有限公司,杭州天煌电器设备厂,调零,+,+,-,-,THH霍尔效应实验测试仪,三、实验仪器,THH霍尔效应实验组合仪,Is,换向,I,M,换向,V,H,Is,输入,I,M,输入,电磁铁,样品,样品架,x y 调节,V,H,输出,实验连线图,四、实验内容与步骤,、测量试样的,V,H,I,S,和,V,H,I,曲线，确定样品的导电类型、载流子浓度以及迁移率,I,S/,mA,V,1,/,mV,V,2,/,mV,V,3,/,mV,V,4,/,mV,V,H,=(,V,1,-V,2,+,V,3,-V,4,)/4/mV,+,B,+,I,s,-,B,+,I,s,-,B,-,I,s,+,B,-,I,s,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,（1）实验仪双刀开关倒向“,V,H,”，测试仪功能选择置于“,V,H,”,I,M,=0.5A,测绘,V,H,I,S,曲线,四、实验内容与步骤,2、保持,I,S,的值不变（,I,S,=,3.00mA），测绘曲线,V,H,I,载流子浓度以及迁移率,I,M/,A,V,1,/,mV,V,2,/,mV,V,3,/,mV,V,4,/,mV,V,H,=(,V,1,-V,2,+,V,3,-V,4,)/4/mV,+,B,+,I,s,-,B,+,I,s,-,B,-,I,s,+,B,-,I,s,0.300,0.400,0.500,0.600,0.700,0.800,注意记录电磁铁规格数值,k，,单位为高斯(Gs/A)或特斯拉(T/A,10kGs/A,)，表示线圈通入1A电流产生磁场强度数值，励磁电流 I,M,决定磁场强度的大小：B=k I,M,四、实验内容与步骤,（3）实验仪双刀开关倒向“,V,O,”，测试仪功能选择置于“,V,o,”,在零磁场下，,I,s,=0.2mA,测量,V,o,（,实验中不测这一项,）,（）确定样品的导电类型(不做)，并求,R,H,四、实验内容与步骤,x,1,x,2,x,V,1,/,mV,V,2,/,mV,V,3,/,mV,V,4,/,mV,V,H,B,+,B,+,I,s,-,B,+,I,s,-,B,-,I,s,+,B,-,I,s,0.0,0.0,0.5,0.0,1.0,0.0,1.5,0.0,0.0,注意纪录线圈的霍尔灵敏度,K,H,，单位mV/(mA kGS),仪器特色:折叠尺的应用,B,=,1000,V,H,/,(,K,H,I,S,),、测量螺线管轴线上磁场分布,（,I,M,=0.600A，,I,S,=6.00mA),五、报告要求,2、做,I,M,V,H,曲线,3、做,I,S,V,H,曲线,4、计算,按国际单位计算,5、作螺线管轴线上磁场分布曲线,1、原始数据抄入正文,正确计算V,H,和B,6、总结实验心得,写出实验结论,7、回答教材上的问题.,（1）厄廷豪森（Eting hausen）效应引起的电势差,由于电子实际上并非以同一速度v沿X轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点3的侧面，从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子，结果3、4侧面出现温差，产生温差电动势,（）能斯特（Nernst）效应引起的电势差,焊点1、2间接触电阻可能不同，通电发热程度不同，故1、2两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似，该热电流也会在3、4点间形成电势差,的方向仅与B的方向有关。,七、阅读材料,（）里纪勒杜克（RighiLeduc）效应产生的电势差,在能斯特效应的热扩散电流的载流子由于速度不同，一样具有厄廷豪森效应，又会在3、4点间形成温差电动势,的正负仅与B的方向有关，而与,I,的方向无关。,（4）不等电势效应引起的电势差,由于制造上困难及材料的不均匀性，3、4两点实际上不可能在同一条等势线上。因此，即使未加磁场，当I流过时，3、4两点也会出现电势差,的正负只与电流方向I有关，而与,B,的方向无关。,