霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告以下是CN人才公文網(wǎng)我給大家整理收集的霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，僅供參考?；魻栃?yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.保持不變，使Im從0.50到4.50變化測(cè)量VH.可以通過(guò)改變IS和磁場(chǎng)B的方向消除負(fù)效應(yīng)。在規(guī)定電流和磁場(chǎng)正反方向后，分別測(cè)量下列四組不同方向的IS和B組合的VH,即+B，+IVH=V1—B，+VH=-V2—B，—IVH=V3+B，-IVH=-V4VH=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.5011.174.0012.734.5014.34畫(huà)出線形擬合直線圖：ParameterValueErrorA0.115560.13364B3.165330.0475RSDNP0.999210.183959<0.00012.保持IS=4.5mA,測(cè)量Im—Vh關(guān)系VH=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.060.40012.690.45014.31ParameterValueErrorA0.133890.13855B31.50.49241RSDNP0.999150.190719<0.0001基本滿足線性要求。2.判斷類(lèi)型經(jīng)觀察電流由A’向A流,B穿過(guò)向時(shí)電勢(shì)上低下高所以載流子是正電荷空穴導(dǎo)電。4.計(jì)算RH，n，σ，μ線圈參數(shù)=5200GS/A;d=0.50mm;b=4.0mm;L=3.0mm取Im=0.450A;由線性擬合所得直線的斜率為3.165(Ω)。;B=Im*5200GS/A=2340T;有Ω。若取d的單位為cm;磁場(chǎng)單位GS;電位差單位V;電流單位A;電量單位C;代入數(shù)值,得RH=6762cm3/C。n=1/RHe=9.24E14/cm-3。=0.0473(S/m);=3.198(cm2/Vs)。思考題：1、若磁場(chǎng)不恰好與霍爾元件片底法線一致，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響，如果用實(shí)驗(yàn)方法判斷B與元件發(fā)現(xiàn)是否一致?答：若磁場(chǎng)方向與法線不一致，載流子不但在上下方向受力，前后也受力(為洛侖茲力的兩個(gè)分量);而我們把洛侖茲力上下方向的分量當(dāng)作合的洛侖茲力來(lái)算，導(dǎo)致測(cè)得的Vh比真實(shí)值小。從而，RH偏小，n偏大;σ偏大;μ不受影響?？蓽y(cè)量前后兩個(gè)面的電勢(shì)差。若不為零，則磁場(chǎng)方向與法線不一致。2、能否用霍爾元件片測(cè)量交變磁場(chǎng)?答：不能，電荷交替在上下面積累，不會(huì)形成固定的電勢(shì)差，所以不可能測(cè)量交變的磁場(chǎng)?；魻栃?yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告2一、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng):霍爾效應(yīng)原理及其應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解霍爾效應(yīng)產(chǎn)生原理;2、測(cè)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(lì)磁電流間的關(guān)系;3、學(xué)習(xí)用霍爾元件測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的原理和方法，測(cè)量長(zhǎng)直螺旋管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度及分布;4、學(xué)習(xí)用對(duì)稱(chēng)交換測(cè)量法(異號(hào)法)消除負(fù)效應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。三、儀器用具:YX-04型霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀(儀器資產(chǎn)編號(hào))四、實(shí)驗(yàn)原理:1、霍爾效應(yīng)現(xiàn)象及物理解釋霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)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(dǎo)致在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)。對(duì)于圖1所示。半導(dǎo)體樣品，若在x方向通以電流，在z方向加磁場(chǎng)，則在y方向即樣品A、A′電極兩側(cè)就開(kāi)始聚積異號(hào)電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)，電場(chǎng)的指向取決于樣品的導(dǎo)電類(lèi)型。顯然，當(dāng)載流子所受的橫向電場(chǎng)力時(shí)電荷不斷聚積，電場(chǎng)不斷加強(qiáng)，直到樣品兩側(cè)電荷的積累就達(dá)到平衡，即樣品A、A′間形成了穩(wěn)定的電勢(shì)差(霍爾電壓)。設(shè)為霍爾電場(chǎng)，是載流子在電流方向上的平均漂移速度;樣品的寬度為，厚度為，載流子濃度為，則有:(1-1)因?yàn)?，，又根?jù)，則(1-2)其中稱(chēng)為霍爾系數(shù)，是反映材料霍爾效應(yīng)強(qiáng)弱的重要參數(shù)。只要測(cè)出、以及知道和，可按下式計(jì)算:(1-3)(1-4)為霍爾元件靈敏度。根據(jù)RH可進(jìn)一步確定以下參數(shù)。(1)由的符號(hào)(霍爾電壓的正負(fù))判斷樣品的導(dǎo)電類(lèi)型。判別的方法是按圖1所示的和的方向(即測(cè)量中的+，+)，若測(cè)得的<0(即A′的電位低于A的電位)，則樣品屬N型，反之為P型。(2)由求載流子濃度，即。應(yīng)該指出，這個(gè)關(guān)系式是假定所有載流子都具有相同的漂移速度得到的。嚴(yán)格一點(diǎn)，考慮載流子的速度統(tǒng)計(jì)分布，需引入的修正因子(可參閱黃昆、謝希德著《半導(dǎo)體物理學(xué)》)。(3)結(jié)合電導(dǎo)率的測(cè)量，求載流子的遷移率。電導(dǎo)率與載流子濃度以及遷移率之間有如下關(guān)系:(1-5)2、霍爾效應(yīng)中的副效應(yīng)及其消除方法上述推導(dǎo)是從理想情況出發(fā)的，實(shí)際情況要復(fù)雜得多。產(chǎn)生上述霍爾效應(yīng)的同時(shí)還伴隨產(chǎn)生四種副效應(yīng)，使的測(cè)量產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，如圖2所示。(1)厄廷好森效應(yīng)引起的電勢(shì)差。由于電子實(shí)際上并非以同一速度v沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，速度大的電子回轉(zhuǎn)半徑大，能較快地到達(dá)接點(diǎn)3的側(cè)面，從而導(dǎo)致3側(cè)面較4側(cè)面集中較多能量高的電子，結(jié)果3、4側(cè)面出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)?？梢宰C明。的正負(fù)與和的方向有關(guān)。(2)能斯特效應(yīng)引起的電勢(shì)差。焊點(diǎn)1、2間接觸電阻可能不同，通電發(fā)熱程度不同，故1、2兩點(diǎn)間溫度可能不同，于是引起熱擴(kuò)散電流。與霍爾效應(yīng)類(lèi)似，該熱擴(kuò)散電流也會(huì)在3、4點(diǎn)間形成電勢(shì)差。若只考慮接觸電阻的差異，則的方向僅與磁場(chǎng)的方向有關(guān)。(3)里紀(jì)-勒杜克效應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)差。上述熱擴(kuò)散電流的載流子由于速度不同，根據(jù)厄廷好森效應(yīng)同樣的理由，又會(huì)在3、4點(diǎn)間形成溫差電動(dòng)勢(shì)。的正負(fù)僅與的方向有關(guān)，而與的方向無(wú)關(guān)。(4)不等電勢(shì)效應(yīng)引起的電勢(shì)差。由于制造上的困難及材料的不均勻性，3、4兩點(diǎn)實(shí)際上不可能在同一等勢(shì)面上，只要有電流沿x方向流過(guò)，即使沒(méi)有磁場(chǎng)，3、4兩點(diǎn)間也會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差。的正負(fù)只與電流的方向有關(guān)，而與的方向無(wú)關(guān)。綜上所述，在確定的磁場(chǎng)和電流下，實(shí)際測(cè)出的電壓是霍爾效應(yīng)電壓與副效應(yīng)產(chǎn)生的附加電壓的代數(shù)和。可以通過(guò)對(duì)稱(chēng)測(cè)量方法，即改變和磁場(chǎng)的方向加以消除和減小副效應(yīng)的影響。在規(guī)定了電流和磁場(chǎng)正、反方向后，可以測(cè)量出由下列四組不同方向的和組合的`電壓。即:，:，:，:，:然后求，，，的代數(shù)平均值得:通過(guò)上述測(cè)量方法，雖然不能消除所有的副效應(yīng)，但較小，引入的誤差不大，可以忽略不計(jì)，因此霍爾效應(yīng)電壓可近似為(1-6)3、直螺線管中的磁場(chǎng)分布1、以上分析可知，將通電的霍爾元件放置在磁場(chǎng)中，已知霍