用霍爾效應測量磁場

1、用霍爾效應測量磁場【目的要求】了解霍爾效應的基本原理學習用霍爾效應測量磁場【實驗原理】如圖1所示為一n型半導體材料制成的霍爾原件示意圖。fB = qvB（1）f = qH（2）fE=f（3）E afE=f（3）由式可得廣血，而又有I = nqvs，故可得：Uh = I Ba，又s = ab得：U =二IB = K IB（K與半導體類型，載流子濃度，半導體厚度有關） h nqb s h s根據上式，如果知道霍爾片的靈敏度kh，只要測出uh和IS就可求出磁場。【實驗器材】HTS型螺線管磁場測試儀，【實驗步驟】測量霍爾電流ih與霍爾電壓Uh的關系，連接電路，讓勵磁電流1 m = -5A，調節(jié)Is從0

2、mA10.0mA變化（每隔1mA記錄一次數據），記錄uh與1疽 并作出uhIh的圖像。測量勵磁電流與磁感應強度的關系連接電路，將霍爾原件放在螺線管的中間位置，讓霍爾電流Is = 10.0mA，調節(jié)勵磁電流從0A1A之間變化（每隔0.1A記錄一次數據），記錄UH與、，并作出UH 、的 圖像。測量通電螺線管磁場沿水平方向的分布令Im = 0.5A，Is = 10mA，調節(jié)支架旋鈕，使霍爾片從螺線管的一端慢慢往另一端移動，直到霍爾片出螺線管，依次測量磁場在水平方向的分布?！緮祿幚怼?實驗數據來自胡毓文)I / mA0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010

3、.00U h / mV0.000.190.370.540.720.901.071.261.411.591.72U h / mV0.00-0.14-0.28-0.43-0.58-0.73-0.87-1.04-1.21-1.38-1.53U h / mV0.00-0.17-0.35-0.53-0.71-0.89-1.06-1.25-1.04-1.58-1.72U / mVH 一0.000.150.290.440.590.740.891.051.201.391.54U H / mV0.000.160.320.480.650.820.971.151.301.481.631.測量霍爾電流IS與霍爾電動勢

4、UH的關系。其中IM=0.500A, Kh = 2.71mV /(mA - kGs)根據上表可畫出Uh - Ih圖像，如圖2所示。由圖線可知：在磁場一定的情況下，霍爾電壓與霍爾電流成正比?？伤愠觯盒甭蔏 -B = 0.162Q把 K = 2.71mV / (mA - kGs)代入上式H可得：此時的磁感應強度B = 5.99 x10-3 T2,測量勵磁電流Im與磁感應強度B的關系。I = 10.00mAK = 2.71mV/(mA-kGs)、/ A0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9001.000Uh / mV0.000.190.370

5、.540.720.901.071.261.411.591.72Uh / mV0.00-0.14-0.28-0.43-0.58-0.73-0.87-1.04-1.21-1.38-1.53Uh / mV0.00-0.17-0.35-0.53-0.71-0.89-1.06-1.25-1.04-1.58-1.72U / mVH 一0.000.150.290.440.590.740.891.051.201.391.54U H / mV0.000.160.320.480.650.820.971.151.301.481.63B=L /x10T kiHS0.005.9411.817.724.030.335.8

6、42.448.054.660.1其中 I商0.500A， = 10.00mA Kh = 2.71mV/(mA-kGs)x / cm0.000.200.400.600.801.001.502.003.004.008.00Uh / mV0.630.831.031.061.281.381.491.591.601.621.64Uh / mV-0.68-0.87-1.07-1.29-1.34-1.44-1.54-1.61-1.63-1.67-1.64Uh / mV-0.62-0.85-1.02-1.11-1.27-1.39-1.49-1.58-1.59-1.63-1.64U / mVH 一0.670.8

7、81.071.241.341.441.541.611.621.671.65Uh / mV0.650.861.051.181.311.411.521.611.611.651.64如匕/x1GTKIHS2.403.173.874.354.835.205.615.945.946.096.05x / cm16.0024.0025.0026.0026.5027.0027.2027.4027.6027.8028.00Uh / mV1.661.671.631.631.591.521.431.341.191.050.80Uh / mV-1.64-1.61-1.59-1.57-1.48-1.38-1.28-1.

8、21-1.07-0.89-0.68Uh / mV-1.66-1.66-1.63-1.62-1.59-1.51-1.41-1.34-1.17-1.02-0.79U / mVH 一1.641.621.591.571.471.391.301.221.060.900.68Uh / mV1.651.641.611.601.531.451.361.281.120.960.74攔H /x10TKIHS6.096.055.945.905.655.355.024.724.133.542.73由圖像可知，磁感應強度大小與勵 磁電流成正比。3.測量通電螺線管內部磁場分布。0.200 0.400 0.600 0.80

9、0 / /一 _由圖像可知，磁感應強度大小與勵 磁電流成正比。3.測量通電螺線管內部磁場分布。0.200 0.400 0.600 0.800 / /一 _M圖3B/x10-371勵磁電流與磁感應強度的關系圖像6.00 -/5.004.003.00B/xlOB/xlO-3T 通電螺線管內部磁場分布7. 007. 006. 005. 004. 003. 001 x/cm0. 05.010. 015.020. 025. 030. 0【誤差分析】（1）存在熱磁效應產生誤差。（2）霍爾片不一定能完全沿螺線管的軸線運動帶來一定的誤差，（3）霍爾片不能完全與磁感應強度方向垂直可引起誤差?！菊f明】（1）要能用霍爾效應判斷霍爾片屬于P型半導體材料還是n型半導體材料（2）