资源描述
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。,
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