用霍尔效应测量磁场

1、用霍尔效应测量磁场【目的要求】了解霍尔效应的基本原理学习用霍尔效应测量磁场【实验原理】如图1所示为一n型半导体材料制成的霍尔原件示意图。fB = qvB（1）f = qH（2）fE=f（3）E afE=f（3）由式可得广血，而又有I = nqvs，故可得：Uh = I Ba，又s = ab得：U =二IB = K IB（K与半导体类型，载流子浓度，半导体厚度有关） h nqb s h s根据上式，如果知道霍尔片的灵敏度kh，只要测出uh和IS就可求出磁场。【实验器材】HTS型螺线管磁场测试仪，【实验步骤】测量霍尔电流ih与霍尔电压Uh的关系，连接电路，让励磁电流1 m = -5A，调节Is从0

2、mA10.0mA变化（每隔1mA记录一次数据），记录uh与1疽 并作出uhIh的图像。测量励磁电流与磁感应强度的关系连接电路，将霍尔原件放在螺线管的中间位置，让霍尔电流Is = 10.0mA，调节励磁电流从0A1A之间变化（每隔0.1A记录一次数据），记录UH与、，并作出UH 、的 图像。测量通电螺线管磁场沿水平方向的分布令Im = 0.5A，Is = 10mA，调节支架旋钮，使霍尔片从螺线管的一端慢慢往另一端移动，直到霍尔片出螺线管，依次测量磁场在水平方向的分布。【数据处理】(实验数据来自胡毓文)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.测量霍尔电流IS与霍尔电动势

4、UH的关系。其中IM=0.500A, Kh = 2.71mV /(mA - kGs)根据上表可画出Uh - Ih图像，如图2所示。由图线可知：在磁场一定的情况下，霍尔电压与霍尔电流成正比。可算出：斜率K -B = 0.162Q把 K = 2.71mV / (mA - kGs)代入上式H可得：此时的磁感应强度B = 5.99 x10-3 T2,测量励磁电流Im与磁感应强度B的关系。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拦H /x10TKIHS6.096.055.945.905.655.355.024.724.133.542.73由图像可知，磁感应强度大小与励 磁电流成正比。3.测量通电螺线管内部磁场分布。0.200 0.400 0.600 0.80

9、0 / /一 _由图像可知，磁感应强度大小与励 磁电流成正比。3.测量通电螺线管内部磁场分布。0.200 0.400 0.600 0.800 / /一 _M图3B/x10-371励磁电流与磁感应强度的关系图像6.00 -/5.004.003.00B/xlOB/xlO-3T 通电螺线管内部磁场分布7. 007. 006. 005. 004. 003. 001 x/cm0. 05.010. 015.020. 025. 030. 0【误差分析】（1）存在热磁效应产生误差。（2）霍尔片不一定能完全沿螺线管的轴线运动带来一定的误差，（3）霍尔片不能完全与磁感应强度方向垂直可引起误差。【说明】（1）要能用霍尔效应判断霍尔片属于P型半导体材料还是n型半导体材料（2）