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PAGEPAGE5实验18：霍耳效应及应用（参考内容）一、实验目的：1．了解霍耳效应实验原理2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量实验试样（霍尔元件）的VH—Is曲线、VH—IM曲线。3．确定试样（霍尔元件）的导电类型（N型或P型）。二、实验器材（型号、规格、件数）霍耳效应实验仪（HLD—HL--IV型）1台、霍耳效应测试仪（HLD—HL--IV型）1台（可用2台恒流源，1台数字电压表替代）专用测试线6根[仪器简介]仪器外观图图二实验仪电路连接图实验原理将一导电体（金属或半导体）薄片放在磁场中，并使薄片平面垂直于磁场方向。当薄片纵向端面有电流I流过时，在与电流I和磁场B垂直的薄片横向端面AA’间就会产生一电势差，这种现象称为霍耳效应（Halleffect），所产生的电势差叫做霍耳电势差或霍耳电压，用VH表示。霍耳效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力f洛作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷集累，从而形成附加的横向电场，即霍耳电场EH。对实验所用试样（霍尔元件），在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，则在Y方向有霍耳电场EH。当试样中载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力evB相等时，样品两侧电荷积累达到平衡，因此有：f洛=F横向电场力evB=eEH(1)若霍尔元件几何参数如图已知，且n为载流子浓度，v为载流子在电流方向上的平均漂移速度。有Is=nevbd(2)由（1）（2）两式可得：VH=EHb=IsB/ned则VH=RH（IsB/d）(3)Is—X方向电流YIMIM励磁电流（B磁场Z方向）RH=1/ne霍尔系数XVH霍尔电压Z由(3)式知：在外磁场不太强时，霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比，与薄片厚度成反比。VHIs；VHIM（B）；VH1/d注：VH>0P型半导体材料（空穴导电）。VH<0N型半导体材料（电子导电）。实验结束：测量仪关机前应将Is，IM调节旋纽逆时针旋到底，使其输出电流趋于最小状态，然后关机。思考并现场抽查回答问题：霍耳电压是怎样形成的？本实验中的磁场如何建立的？怎样改变大小？换向开关的作用原理是什么？测量霍耳电压时为什么要接换向开关？可否用交流电源给霍尔片供电？为什么？解释提醒中1、2损坏仪器的具体原因。实验操作中填写表1、2为何要纵向填写？7．为何由VH的正负就可测定试样（霍尔元件）的导电类型是P型半导体材料还是N型半导体材料，试画出简图说明。本实验报告要求：实验报告完整、整洁、数据及图线清晰、准确、规范。数据处理按有效值计算并保留到相应位数。图线必须标明坐标（含单位）、实验测试点。注：实验曲线可用坐标纸画图，也

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