霍尔效应及其应用.ppt

霍尔效应及应用,物理教研室,大学物理实验,实验九,主要内容,预备知识,实验简介,设计思路,操作指南,基本要求,返回目录页,实验简介,霍尔效应是一种磁电效应，是美国研究生霍尔1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在检测、自动化、信息处理等领域得到广泛的应用。通过该实验可以了解霍尔效应的物理原理以及把物理原理应用到测量技术中的基本过程。,预备知识,霍尔元件中的附加效应,霍尔效应,霍尔效应,当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。,霍尔效应,霍尔电压UH与电流I和磁感应强度B及元件的厚度d的关系：,式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电量q的关系：,若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则,霍尔元件中的附加效应,在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电压叠加的结果。附加电压1.不等势电压Uo（不等势效应）Is.R,3.热磁效应直接引起的附加电压UN（能斯特效应）,4.热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪勒杜克效应）,霍尔元件中的附加效应,2.温差电效应引起的附加电压UE（厄廷好森效应）,消除附加电压,为了减小附加效应对测量霍耳电压UH的影响，我们采用对称测量法，即将I和B正反两个方向组合出四种情况：U1(+I,+B)、U2(+I,-B)、U3(-I,-B)和U4(-I,B)霍尔电压的测量结果为：,操作指南,实验装置,操作要点,实验装置,励磁线圈,KH值,测量电路,励磁电路,工作电路,霍尔元件,操作要点,按装置连接电路，然后对Is,I m调零，此时UH应显示为零；2.测量UH Is关系（保持Im0.6A）;测量UH Im关系（保持Is3.00mA）;测量U值;5.确定样品的导电类型。,注意事项,1.Is,Im的正确调零；2.Is,Im的正确组合切换；3.读数应以小数点的正确位置；4.采取开关切换次数最少的测法；5.B=K.Im,K为常数，记录在线圈上。,基本要求,思考与作业,数据记录,思考与作业,1.根据测得的UHIm与UHIs的关系，绘制UHIm与UHIs的关系;2.用逐差法处理数据，求出UH/Is以及UH/Im,从而求得RH，并正确表示结果；3.根据求得的RH,计算样品的载流子浓度，电导率以及迁移率。,