利用霍尔元件测磁场实验.ppt

大学物理实验,用霍尔元件测磁场,深圳大学物理实验中心,霍尔效应,在均匀磁场中放一金属板，使板面与磁场方向垂直，在金属薄板中沿着与磁场垂直的方向通电流时，金属薄板的两侧会出现电位差，这一现象被称为霍尔效应。,一、实验目的,学习用霍尔元件测量长直螺线管的轴向磁场分布,了解产生霍尔效应的物理过程,学习“对称测量法”消除负效应的影响，测量试样的VHIS 和VHI曲线,确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率,二、实验原理,1、霍尔电动势,、样品的导电类型,P型：空穴导电，在如图条件下，点高于,N型：电子导电，在如图条件下，A点高于B,v,二、实验原理,、霍尔元件的参数,（1）迁移率,电导率,平均漂移速率,、附加电动势,电热（爱廷豪森效应）,温差（能斯特效应里纪勒杜克效应）,不等电位差（零位误差）,对称测量法消除副效应,通过改变磁场的方向或改变霍尔电流的方向，即分别测量四组不同方向的Is和B组合的VAA，然后求平均,二、实验原理,二、实验原理,、螺线管的磁场,三、实验仪器,THH霍尔效应实验测试仪,三、实验仪器,THH霍尔效应实验组合仪,Is换向,IM 换向,VH,Is输入,IM 输入,电磁铁,样品,样品架,x y 调节,VH输出,实验连线图,四、实验内容与步骤,、测量试样的VHIS 和VHI曲线，确定样品的导电类型、载流子浓度以及迁移率,（1）实验仪双刀开关倒向“VH”，测试仪功能选择置于“VH”IM=0.6A,测绘VHIS 曲线,四、实验内容与步骤,2、保持IS 的值不变（IS=3.00mA），测绘曲线VHI载流子浓度以及迁移率,注意记录电磁铁规格数值k，单位为高斯(Gs/A)或特斯拉(T/A,10kGs/A)，表示线圈通入1A电流产生磁场强度数值，励磁电流 IM 决定磁场强度的大小：B=k IM,四、实验内容与步骤,（3）实验仪双刀开关倒向“VO”，测试仪功能选择置于“Vo”在零磁场下，Is=0.2mA,测量Vo（实验中不测这一项）,（）确定样品的导电类型(不做)，并求RH,四、实验内容与步骤,注意纪录线圈的霍尔灵敏度KH，单位mV/(mA kGS),仪器特色:折叠尺的应用,B=1000VH/(KH IS),、测量螺线管轴线上磁场分布（IM=0.600A，IS=6.00mA),五、报告要求,2、做IMVH曲线,3、做ISVH曲线,4、计算 按国际单位计算,5、作螺线管轴线上磁场分布曲线,1、原始数据抄入正文,正确计算VH和B,6、总结实验心得,写出实验结论,7、回答教材上的问题.,（1）厄廷豪森（Eting hausen）效应引起的电势差,由于电子实际上并非以同一速度v沿X轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点3的侧面，从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子，结果3、4侧面出现温差，产生温差电动势,（）能斯特（Nernst）效应引起的电势差,焊点1、2间接触电阻可能不同，通电发热程度不同，故1、2两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似，该热电流也会在3、4点间形成电势差,的方向仅与B的方向有关。,七、阅读材料,（）里纪勒杜克（RighiLeduc）效应产生的电势差,在能斯特效应的热扩散电流的载流子由于速度不同，一样具有厄廷豪森效应，又会在3、4点间形成温差电动势,的正负仅与B的方向有关，而与I的方向无关。,（4）不等电势效应引起的电势差,由于制造上困难及材料的不均匀性，3、4两点实际上不可能在同一条等势线上。因此，即使未加磁场，当I流过时，3、4两点也会出现电势差,的正负只与电流方向I有关，而与B的方向无关。,