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文檔簡介

1、華南農(nóng)業(yè)大學信息軟件學院 實驗報告 課程:大學物理實驗 學期:2012-2013第一學期 任課老師:*專業(yè)班級:*學號:* 姓名:* 評分:實驗3 霍爾效應的應用實驗目的了解霍爾效應實驗原理以及有關(guān)霍爾器件對材料要求的知識。測量霍爾元件的曲線,了解霍爾電壓與霍爾元件工作電流、直螺線管的勵磁電流之間的系。學習用對稱測量法消除副效應的影響,測量試樣的和曲線。確定試樣的導電類型、載流子濃度以及遷移率。實驗儀器設備TH-H 型霍爾實驗組合儀由試驗儀和測試儀組成1.實驗儀: 本實驗儀由電磁鐵、二維移動標尺、三個換向閘 刀開關(guān)、霍爾元件組成。C型電磁鐵,給它通以電流產(chǎn)生磁場。 二維移動標尺及霍爾元件;霍爾

2、元件是由N型半導體材料制成的,將其固定在二維移動標尺上,將霍爾元件放入磁鐵的縫隙之中,使霍爾元件垂直放置在磁場之中,在霍爾元件上通以電流,如果這個電流是垂直于磁場方向的話,則在垂直于電流和磁場方向上導體兩側(cè)會產(chǎn)生一個電勢差。 三個雙刀雙擲閘刀開關(guān)分別對勵磁電流,工作電流 霍爾電壓 進行通斷和換向控制。右邊閘刀控制勵磁電流的通斷換向。左邊閘刀開關(guān)控制工作電流的通斷換向。中間閘刀固定不變即指向一側(cè)。2.測試儀 測試儀有兩組獨立的恒流源,即“輸出”為010mA給霍 爾元件提供工作電流的電流源,“輸出”為01A為電磁鐵提供電流的勵磁電流源。兩組電流源相互獨立。兩路輸出電流大小均連續(xù)可調(diào),其值可通過“測

3、量選擇”鍵由同一數(shù)字電流表進行測量,向里按“測量選 擇”測,放出鍵來測。電流源上有Is調(diào)節(jié)旋鈕和Im調(diào)節(jié)旋鈕。 直流數(shù)字電壓表用于測量霍爾電壓,本實驗只讀霍爾電壓、所以將中間閘刀開關(guān)撥向上面即可。當顯示屏上的數(shù)字前出現(xiàn)“”號時,表示被測電壓極性為負值。實驗的基本構(gòu)思和原理霍爾效應從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。由于帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體材料中,這種偏轉(zhuǎn)就導致在垂直電流和磁場方向上產(chǎn)生正負電荷的聚集,從而形成附加的橫向電場,即霍爾電場。然而在產(chǎn)生霍爾效應的同時,因伴著多種副效應,以致實驗測得的兩極之間的電壓并不等于真的值,而是包含著各種副效應引起的附加電

4、壓,因此必須設法消除。根據(jù)副效應產(chǎn)生的機理可知,采用電流和磁場換向的所謂對稱測量法,基本上能夠把副效應的影響從測量的結(jié)果中消除。具體做法是和大小不變,并在設定電流和磁場的正反方向后,依次測量由下列四組不同方向的和組合的兩點之間的電壓V1,V2,V,.V4,即 +Is,+B,V1 +Is,-B,V2 -Is,-B,V3 -Is,+B,V4,然后求上述四組數(shù)據(jù)V1,V2,V3,V4的代數(shù)平均值,可得 Vh=(V1V2+V3V4)/4通過對稱測量法求得的Vh,雖然還存在個別無法消除的副效應,但其引入的誤差甚小,可以不計。四實驗基本步驟(1) 按連接測試儀和實驗儀之間相應的I s 、V s 和I m

5、各組連線,I s 及Im換向開關(guān)投向上方,表明I s 及Im均為正值,反之為負值。V h 、Vo 切換開關(guān)投向上方測Vh,投向下方測Vo 。(2)對測試儀進行調(diào)零。將測試儀的兩個調(diào)節(jié)旋鈕均置零位,待開機數(shù)分鐘后若V h,顯示不為零,可通過面板左下方小孔的“調(diào)零”電位器實現(xiàn)調(diào)零,即“0. .00“。(3)測繪切換Vh- 值。將開關(guān)“V h 、Vo ”投向V h測,測試儀的功能切換置Vh,保持Im值不變,測繪Vh-Is曲線。(4)測繪Vh-Im值。實驗儀及試驗儀各開關(guān)位置同上。保持半導體的電流I s不變,測繪Vh-Im曲線。(5)測量Vo 值。將切換開關(guān)“V h 、Vo ”投向v o測,在零磁場下

6、,取I s=2.00mA,測量Vo。(6)確定樣品的導電類型。將實驗儀三組雙刀開關(guān)均投向上方,毫伏表測量電壓為Vaa,取I s=2.00mA,-,Im=0.6A ,測量V h 大小及極性,判斷樣品導電類型。(7) 求樣品R h ,n,o,u 值。 五實驗數(shù)據(jù)記錄及處理繪制Vh-Is 曲線數(shù)據(jù)表Is (mA )(霍爾電流)Vh=(V1-V2+V3-V4)/4 (mV) +Is,+B, +Is,-B,-Is,-B, -Is,+B,1.00-4.784.18-4.274.284.381.50-7.036.38-6.896.526.712.00-9.278.56-9.088.768.922.50-11

7、.5510.80-11.3211.04 11.183.00-13.8013.00-13.5113.2913.404.00-17.9117.39-18.2917.7817.84其中電流范圍:Im=0.6A;Is=1.004.00mA繪制Vh-Im 曲線數(shù)據(jù)表(A)(勵磁電流)Vh=(V1-V2+V3-V4)/4(mV)+Is,+B,+Is,-B,-Is,-B,-Is,+B,0.300-7.046.26-6.766.546.650.400-9.388.52-9.038.828.940.500-11.5410.74-11.2411.0911.150.600-13.8412.97-13.4813.27

8、13,.390.700-16.0015.21-15.7215.5215.610.800-18.2317.44-17.9517.7317.84其中電流范圍:Is=3.00mA;Im=0.3000.800A。Vo=1mv,d=0.5mm,由表畫出V h-Im關(guān)系線:由表畫出V h I s關(guān)系線: 相關(guān)數(shù)據(jù)計算 R h=(Vh*d)/(I s*B)=1.06*10-2(M.V)/(A.T)u=|Rh|o =? . n=1/|Rh|e=6.4*10(20)(m-3)o=l*I/(S*U)=?五實驗結(jié)論: 1. 當勵磁電流=0時,霍爾電壓不為0,且隨著霍爾電流的增加而增加,通過作圖發(fā)現(xiàn)二者滿足線性關(guān)系。

9、說明在霍爾元件內(nèi)存在一不等位電壓,這是由于測量霍爾電壓的兩條接線沒有在同一個等勢面上造成的。2.當勵磁電流保持恒定,改變霍爾電流時,測量得到的霍爾電壓隨霍爾電流的增加而增加,通過作圖發(fā)現(xiàn)二者之間滿足線性關(guān)系。3.當霍爾電壓保持恒定,改變勵磁電流時,測量得到的霍爾電壓隨勵磁電流的增加而增加,通過作圖發(fā)現(xiàn)二者之間也滿足線性關(guān)系六注意事項:1.不要帶電接線,中間改變電路時,一定要先關(guān)閉電源,再連接電路。2.實驗完成后要整理實驗儀器,先關(guān)閉電源,再將電線拆下,捋好后放在實驗儀器的右側(cè)。3.儀器開機前應將、調(diào)節(jié)旋鈕逆時針方向旋到底,使其輸出電流趨于最小,然后再開機關(guān)機前,應將、調(diào)節(jié)旋鈕逆時針方向旋到底,然后切斷電源4.電源開機后預熱幾

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