2012茅班大學物理實驗下6210

1、西南交通大學物理實驗中心電子束聚焦和偏轉(zhuǎn)研究吳曉立 課堂交報告實驗目的1、研究電子在橫向電場中的運動規(guī)律；2、研究電子在橫向磁場中的運動規(guī)律；3、了解示波管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。示波管結(jié)構(gòu)與工作原理示波管的三部分：電子槍，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，熒光屏實驗原理電子槍電極電位實驗原理實驗原理電致偏轉(zhuǎn)磁致偏轉(zhuǎn)實驗儀器與步驟電子束實驗儀，直流穩(wěn)壓電源，低壓電表，高壓電表，信號源（函數(shù)信號發(fā)生器）、直流毫安表，導線若干電子束實驗儀直流穩(wěn)壓電源萬用電表1萬用電表2表安毫表培安V2/VD/DIV0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0表4.8.1 記錄表格0.0+1.0+2.0+3.0+4.

2、0-1.0-2.0+5.0-3.0-4.0-5.0電致偏轉(zhuǎn)實驗及數(shù)據(jù)處理（1） 4.03.02.01.00.01.02.03.04.0作D- Is曲線和D-曲線，總結(jié)規(guī)律。磁致偏轉(zhuǎn)實驗及數(shù)據(jù)處理（2） 4，用Vx調(diào)節(jié)旋扭把光點向右每調(diào)一格即記錄一次偏轉(zhuǎn)電壓Vx(i)直至D到10格(DiV).（測偏轉(zhuǎn)電壓用低壓表，兩表筆一端接地另一端接到偏轉(zhuǎn)電壓測量點，若電表指針反轉(zhuǎn)則需調(diào)換兩表筆，數(shù)據(jù)記錄要判斷電壓的正負值！）,Vx,(i)的值既測得的偏轉(zhuǎn)電壓值 ，VX (i)指的是對光點每次在X方向移動一個格所測得的VX電壓值 ，表格中的VX是經(jīng)過坐標變換后的偏轉(zhuǎn)電壓值 3，測量VX (i)之前，必需把偏轉(zhuǎn)

3、電壓調(diào)到伏，再把光點用XY調(diào)旋扭把光點調(diào)到熒光屏的中央，然后再用VX偏轉(zhuǎn)電壓把光點調(diào)到左邊第一格點處作為測量起點電、磁致偏轉(zhuǎn)測量注意：十直流穩(wěn)壓電源一電子束實驗儀單刀開關十 電流表 一磁致偏轉(zhuǎn)的電路接外供磁場線圈信號源整理儀器與實驗報告取得實驗數(shù)據(jù)后，關閉電源，整理儀器，將地面與桌面整理干凈后，老師簽字，才能離開實驗室1，整理實驗數(shù)據(jù)，填入“表4.8.1”、“表4.8.2”；2，畫出實驗曲線（畫圖用坐標紙，四個圖八條曲線）西南交通大學物理實驗中心霍爾傳感器基本參量及磁場測量吳曉立報告箱: 02號實驗目的霍爾效應，霍爾效應的副效應及消除方法，掌握正確測量霍爾電壓的方法。掌握霍爾電壓于工作電流、于

4、磁場的關系。用霍爾器件測量電磁鐵磁場B，和磁導率 的方法。實驗原理-霍爾效應 靜止的載流導體位于磁場中，當電流 I 的方向與磁場 B 的方向有一定夾角時，在垂直于電流和磁場方向的載流導體的兩側(cè)面之間會產(chǎn)生一個電動勢，電流方向與磁場方向垂直時，產(chǎn)生的電動勢最大，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應。 1879年,霍爾在研究載流金屬導體在磁場中的受力時,發(fā)現(xiàn)了霍爾效應。 約70年后，隨著半導體的出現(xiàn)和半導體工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)半導體材料的霍爾效應顯著，才制成了實用的霍爾器件，并應用于磁場的測量之中。 霍爾效應的本質(zhì)是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起偏轉(zhuǎn)，當帶電粒子被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導致在

5、垂直于電流和磁場方向的導體兩表面產(chǎn)生正、負電荷的聚集，從而在材料中形成附加的橫向電場。電流可以看作電荷的遷移，運動的電荷在磁場的作用下，所受的洛倫磁力為：在洛倫磁力的作用下電子運動發(fā)生偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在1處積聚，同時正電荷在 2 處出現(xiàn)同等數(shù)量正電荷積聚。正負電荷之間形成電場，方向由正指向負。隨著電荷的積聚，遷移的電荷受到磁力和電場力同時的作用。當電荷積聚達到平衡時有：設載流子的濃度為 n ,單位時間內(nèi)體積為v.d.b里的載流子全部通過橫界面，則電流強度 與載流子平均速度 的關系為 與 之間相差1/h,表示厚度的影響。由此可見，已知霍爾靈敏度K,通過測量霍爾電壓和電流，就可以計算出磁場強度 B 。不

6、等位效應： 電極不在等位面上，產(chǎn)生不等為電位差， 只與 有關與B無關。埃廷豪森效應：載流子運動的速度不同，引起溫差電壓 ， 的正負與 ，B 的方向有關。能斯特效應：電流電極與霍爾片的接觸電阻不等，產(chǎn)生附加電壓 ， 的大小取決于磁場方向。里紀勒杜克效應：由于熱擴散電流的載流子的遷移速度不同，產(chǎn)生相應的溫度電壓 ， 的大小與 B 的方向有關，與 無關。 由于以上原因，霍爾元件載測量中產(chǎn)生多種附加電壓，這些附加電壓會引起測量的系統(tǒng)誤差所以測量時必須被抵償?shù)??；魻栃母毙跋椒?由于除了上述以外，其它附加電壓值我們并不知道單我們知道它們與電流和磁場之間的關系，所以列出以下四種測量方案。為抵消負

7、效應由：實用中為提高霍爾元件的靈敏度，將元件制成很薄、很小的矩形?；魻栐某叽缍荚谖⒚讛?shù)量級。所以實驗中要嚴格按要求施加工作電流，注意安全，保護儀器。霍爾元件的相關尺寸被標示在測量儀器的上表面?；蚝练碓跍y量電路中，霍爾元件用兩種符號表示二、實驗儀器實驗內(nèi)容與實驗數(shù)據(jù)處理1、測量與描繪霍爾電壓VH-工作電流IS關系曲線IS（mA）V1V2V3V4VH（mV）0.000.10.0.901.00在(橫Is縱VH)坐標紙上繪圖改變工作電流計算霍爾系數(shù)RH載流子濃度 霍爾元件靈敏度 、根據(jù) 和B的方向判別霍爾元件半導體材料的類型。實驗內(nèi)容與實驗數(shù)據(jù)處理2、測量與描繪霍爾電壓VH-勵磁電流IM關系曲線IM（A）V1V2V3V4VH（mV）0.000.10.0.901.00在(橫IM縱VH)坐標紙上繪圖改變磁場勵磁電流測量霍爾元件的電導率、載流子遷移率3、測量與描繪電壓V-電流IS 關系曲線實驗內(nèi)容與實驗數(shù)據(jù)處理h= cm， w= cm， L= cmIS（mA）0.20.30.40.50.60.70.80.91.0V（V）電導率載流子遷移率在(橫Is縱VH)坐標紙上繪圖實驗內(nèi)容與實驗數(shù)據(jù)處理4、測繪電磁鐵氣隙中磁感應強度B沿X方向的分布曲線。x（