霍尔效应及磁场的测量new课件

霍尔效应及磁场的测量实验目的了解霍尔效应的基本原理，掌握用霍尔效应测量磁场的方法。学习用对称测量法消除霍尔元件的副效应。实验原理导体或半导体薄膜材料在外加电场作用下，载流子产生定向运动，运动的电荷在磁场中受到洛仑兹力作用使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场EH，这个现象称为霍尔效应，该电场称为霍尔电场。应用这种效应做成的传感器称为霍尔元件。图1霍尔效应由上式可看出，若已知霍尔片的灵敏度KH，只需分别测出霍尔电流IH及霍尔电势差VH就可以算出磁场B的大小，这就是霍尔效应测磁场的基本原理。*一般要求霍尔元件的灵敏度KH愈大愈好。KH与载流子浓度n成反比，半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小，所以都用半导体材料作为霍尔元件，KH与材料片厚d成反比,因此霍尔元件都做得很薄,一般只有0.2mm厚.霍尔元件副效应及消除在实际测量过程中，还会伴随一些热磁副效应，它使所测得的电压不只是VH还会附加另外一些电压，给测量带来误差。这些热磁效应有1.埃廷斯豪森效应2.能斯脱效应3.里纪-勒杜克效应4.不等位效应埃廷斯豪森效应，是由于霍尔片两端有温度差，从而产生温差电动势VE，它与霍尔电流IH、磁场B方向有关。能斯脱效应，是由于当热流通过霍尔片在其两侧会有电动势VN产生，只与磁场B和热流有关。里纪-勒杜克效应,是当热流通过霍尔片时,两侧会有温度差产生,从而又产生温差电动势VL,它同样与磁场B及热流有关.不等位效应,是两侧的电极不在同一等势面上引起的，当IH通过电流端时，即使不加磁场也会有电势差V0产生，其方向随IH方向而改变。

霍尔元件副效应及消除实验测量电路如左图所示,VAA电压测量双路恒流电源提供实验装置电源和显示霍尔电压的数值。左面的恒流源提供电磁铁提供励磁电流IM，右面的恒流源提供霍尔工作电流IH，中间的电压表显示霍尔电压VH的大小。实验测量图1霍尔效应*确定仪器的KH和IH，并记录下来，方可开始实验。

实验仪器电源电源电源SH500A型SH500型对称法消除负效应——换向开关IM霍尔元件实验操作要求测量电磁铁间隙磁场沿水平方向的分布,

画出分布图(B-X图)(IM=600mA);A.将霍尔控制电流调至设定值，SH500型IH=9.00mA;

SH500-A型IH=2.00mA；B.测量单边水平方向磁场分布(0~20mm)，0~12mm每隔4mm测一点，13~20mm每隔1mm测一点；C.每个点都应用对称测量法消除霍尔元件的副效应。电磁铁气隙磁场沿水平方向的分布B－X图

A.将霍尔控制电流调至设定值:SH500型IH=9.00mA;SH500-A型IH=2.00mAB.励磁电流IM在0~200mA,800mA~1000mA范围内每隔50mA测一点,200mA~800mA范围内每隔200mA测一点;C.每个点都应用对称测量法消除霍尔元件的副效应.

测量励磁电流与霍尔电压的IM-VH关系曲线实验操作要求实验操作要求IM-VH关系（位置在0mm处）IM(mA)0501001502004008008509009501000V1(mV)V2(mV)V3(mV)V4(mV)VH(mV)注意事项1.励磁电流与霍尔电流的输入端不可接错;2.两种霍尔效应实验仪的工作电流不得超过:SH500型IH<10.00mA;SH500-AIH<2.50mA.3.实验仪的换相开关需自己连接.作业什么是霍尔效应？采用霍尔效应测量磁场时，需要测量哪些物理量？2.如何判断材料的导电类型和磁场的极性？3.如何判断霍尔元件的法向与磁场方向是否一致，对结果有何影响？讲义中思考题1、2作业FBFE------++++++FBFE++++++------BIHVHbBIHVHVH>0VH<0*如何判断载流子类型FEFB------++++++FBFE++++++------BIHVHbBIHVHVH>0VH<0*如何判断磁场方向实验报告基本要求：字迹清晰，文理通顺，图表正确，数据完备和结论明确实验报告内容包括：（1）实验名称（2）实验目的(3)实验