霍尔效应实验报告

实验目的与要求了解产生霍尔效应的物理过程及其测量磁场的原理和方法；验证霍尔电流与霍尔电压的线性关系；测定励磁电流与霍尔电压线性关系的范围.实验仪器和用具LH-A型霍尔效应实验仪器一台、HF-CF型测试仪一台、导线若干.实验原理及内容和方法实验原理：霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦磁力的作用引起的偏转。将半导体置于图1所示的电场中。半导体长度为，宽度为，厚度为，外磁场沿z轴方向，若半导体中通有电流，沿x轴方向，垂直于，则现在和方向，即沿y方向，出现一个横向电位差，这一现象称霍尔效应，其横向电压称霍尔电压. 设有横向均匀磁场作用在一束以速度为的电子流上，运动电荷受到洛伦磁力为：………...(1)其方向沿y轴负方向，造成电子流发生偏转，被推向半导体的下侧（M面），在M上形成负电荷积累，而相对上侧（N面）形成正电荷积累，使M,N面之间建立了电场，其方向沿y轴方向，两侧的霍尔电压； 电子在霍尔电场中受到一个静电场力：…………..(2)沿y轴正方向，它将阻碍电子相M面积聚。随着电荷的增加，电场不断增强，直到达到平衡，这时候有： ………..…..(3)设半导体薄片中电子浓度为，则有：所以霍尔电压为：………...……..(4)式中，称为霍尔系数，它取决于材料的性质，是反映材料霍尔效应的重要参数可以知道；称为霍尔灵敏度，它取决于材料性质和几何尺寸，对于霍尔片来说是个常数，单位为.对于选定的霍尔片，保持通过它的工作电流值不变，霍尔电压与被测的电磁感应强度成正比： ……….........(5)实验内容和方法(1)测绘曲线，保持不变，调节霍尔元件位置使电压表值最大，调节并依次改变励磁电流和霍尔电流的方向，将霍尔电压记录在表中。(2)测绘曲线，保持不变，调节霍尔元件位置使电压表值最大，调节并依次改变励磁电流和霍尔电流的方向，将霍尔电压记录在表中。四、误差来源及分析1．误差来源：（1）电热和温差带来的附加电压。（2）由于霍尔片表面不均匀，使电极位置不匀称，造成不等势电压。2．分析：采用换测法消除不等势电压。取电流和磁场的四种状态分别测电压得。求这四个电压绝对值的平均值即：.五、数据处理分析及结果1．测绘曲线，保持不变，在表格中记录霍尔电压。1.009.5-9.58.78.79.12.0019.0-8.7-17.417.418.23.0028.5-28.4-26.126.127.2754.0037.9-37.834.734.833.85.0047.4-47.3-43.443.545.46.0056.9-56.8-52.052.254.4757.0066.4-66.3-60.760.863.558.0075.8-75.6-69.169.471.2259.0085.2-85.0-84.978.183.310.084.8-94.6-86.586.790.65用最小二乘法可知关联系数2．测绘曲线，保持不变，在表格中记录霍尔电压。100.011.1-11.1-7.17.19.1200.020.1-20.0-16.216.218.125300.028.9-28.8-24.824.926.85400.038.2-38.1-34.134.236.15500.047.1-47.0-43.043.140.05600.056.7-56.6-52.652.754.65700.065.6-65.5-61.461.563.5800.074.8-74.8-70.