霍尔元件测磁场.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,霍尔元件测磁场,郑州大学物理实验中心,实 验 目 的,了解霍尔元件测磁场的原理。,学会测量各种曲线及样品的电导率。,学习用,“,对称测量法,”,消除附加效应的影响。,1879,年美国霍普金斯大学研究院二年级学生霍尔在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现：处在磁场中的载流导体，如果磁场方向和电流方向垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上出现横向电场，这就是霍尔效应。所产生的电场称霍尔电场，相应的电位差称霍尔电压。产生霍尔效应的载流导体,、,半导体、离子晶体称霍尔元件。,背景介绍,实 验 原 理,U,H,L,C,H,d,b,I,S,z,y,v,f,E,f,B,A,霍 耳 元 件 原 理 图,B,霍耳元件是一块矩型半导体薄片，设其长为,L,宽为,b,，厚为,d,，放入磁场中，使磁场方向,(z,方向）与薄片垂直。,x,洛伦兹力的大小及方向用,加以确定。,电场强度为,E,，方向由,C,指向,H,（,-y,方向,),，此电场对载流子的作用力大小为：,平衡时，载流子所受的电场力和洛伦兹力相等。即：,两侧面的霍尔电压,U,H,也到一稳定值：,设,n,为半导体片中载流子浓度，则电流（,x,方向,）,经代换得：,K,H,称为霍尔元件的灵敏度，其单位是毫伏,/,毫安,千高斯,(,mV/mA,kGS,),。,如果霍尔元件的灵敏度已测定，可以用上式计算磁感应强度,B,，即：,其中 ，,I,S,、,U,H,需用仪表分别测量。,实际测量时测得的值并不只是,U,H,，还包括了其它因素带来的附加电压，主要的附加电压有：,1.,由于电极位置不对称产生的电势差（不等位电势）,U,0,2.,霍耳元件伴随霍耳效应还存在几种附加效应：,1,）厄廷豪森（,Etinghausen,）效应（温差电效应）,U,E,2,）能斯脱（,Nernst,）效应（热磁效应）,U,N,3,）里纪,-,勒杜克（,Righi-Leduc,）效应（热磁效应产生的温差）,U,R,上述四种附加电压，除,U,E,外其余都可以通过改变,I,S,或,B,的方向来消除。,本实验还可以测量霍耳元件的电导率,。,霍尔效应实验仪,I,S,是给霍尔片加电流的换向开关，,I,M,是励磁电流的换向开关。,霍尔效应测试仪,实验内容与步骤,1.,测霍耳元件的,U,H,I,S,曲线。,2.,测电磁铁的励磁特性,B,I,M,曲线。,3.,测电磁铁的磁场分布,B,x,曲线。,4.,改变,I,S,和,I,M,的方向,消除附加电压的方法。,5.(,选做,),测霍尔元件的电导率,的值。,