大學物理實驗報告系列之霍爾效應大物霍爾效應實驗報告

2021-03-04 05:32:40 字數 3949 閱讀 5793

即霍爾電壓[', 'altimg': '83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.png', 'w':

'25', 'h': '23'}](、['", 'altimg': '25afbb262f05f21764e68827aff00875.

png', 'w': '22', 'h': '20'}] 電極之間的電壓)與乘積成正比與試樣厚度成反比。

比例係數[=\\frac', 'altimg': 'a53bccf2a490e5a5802d7531c1afa8d9.png', 'w':

'66', 'h': '43'}] 稱為霍爾係數,它是反映材料霍爾效應強弱的重要引數t': 'latex', 'orirawdata':

'r_=\\fracd}×10^', 'altimg': 'fb9c7ab7052e8032d034ba86de0bbdad.png', 'w':

'127', 'h': '46'}]

1、由rh的符號(或霍爾電壓的正、負)判斷樣品的導電型別

判斷的方法是按圖一所示的is和b的方向,若測得的vh = vaa』觸f <0,(即點a的電位低於點a′的電位) 則rh為負,樣品屬n型,反之則為p型。

2、由rh求載流子濃度n

即 [r_\\ende}', 'altimg': 'ad136d5ed26441f6b8fa0c315eb50a41.png', 'w':

'89', 'h': '46'}]。應該指出,這個關係式是假定所有的載流子都具有相同的漂移速度得到的,嚴格一點,考慮載流子的速度統計分布,需引入[', 'altimg':

'72c8bf28e33ba437cab014da83df3705.png', 'w': '29', 'h':

'43'}]的修正因子(可參閱黃昆、謝希德著《半導體物理學》)。

3、結合電導率的測量,求載流子的遷移率 。

電導率與載流子濃度n以及遷移率之間有如下關係:

t': 'latex', 'orirawdata': 'σ=neμ', 'altimg':

'a4f48fb5ac51c027ccc961ba0201ecb8.png', 'w': '66', 'h':

'206)

即[r_\\endσ', 'altimg': '289727c423fa87ecb40dbe46e1f4db6e.png', 'w':

'88', 'h': '23'}],通過實驗測出值即可求出 。

根據上述可知,要得到大的霍爾電壓,關鍵是要選擇霍爾係數大(即遷移率高、電阻率亦較高)的材料。因[r_\\end=μρ', 'altimg': 'aa4a8a85d243fa1848c75c818110f389.

png', 'w': '80', 'h': '23'}],就金屬導體而言, 和均很低,而不良導體雖高,但極小,

[=\\frac', 'altimg': 'db6808059fa68608c5871fea8fe30ded.png', 'w': '78', 'h': '437)

來表示器件的靈敏度,[', 'altimg': 'afe041a2b6013fde537f4dbf80dba399.png', 'w':

'26', 'h': '23'}]稱為霍爾靈敏度

【實驗內容】

1、測繪[', 'altimg': '83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.png', 'w':

'25', 'h': '23'}]-is曲線。將實驗儀的「[', 'altimg':

'83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.png', 'w': '25', 'h':

'23'}]、[', 'altimg': '25b7177d323f8adbc17663d0800919ab.png', 'w':

'24', 'h': '23'}]」切換開關投向[', 'altimg': '83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.

png', 'w': '25', 'h': '23'}]側,測試儀的「功能切換」置[', 'altimg':

'83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.png', 'w': '25', 'h':

'23'}]。保持[', 'altimg': 'a049d3a2fc891ba394aef9fd2a8e4d5a.

png', 'w': '22', 'h': '23'}]值不變(取[', 'altimg':

'a049d3a2fc891ba394aef9fd2a8e4d5a.png', 'w': '22', 'h':

'23'}]=0.6a),測繪[', 'altimg': '83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.

png', 'w': '25', 'h': '23'}]-is曲線,

2、測繪[', 'altimg': '83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.png', 'w':

'25', 'h': '23'}]-[', 'altimg': 'a049d3a2fc891ba394aef9fd2a8e4d5a.

png', 'w': '22', 'h': '23'}]曲線。

實驗儀及測試儀各開關位置同上。 保持is值不變(is=3.00ma),測繪[', 'altimg':

'83ba1b8635f5dc46740599986e5c7fea.png', 'w': '25', 'h':

'23'}]-[', 'altimg': 'a049d3a2fc891ba394aef9fd2a8e4d5a.png', 'w':

'22', 'h': '23'}]曲線,

3、測量值

將「、」切換開關投向側,測試儀的「功能切換」置。在零磁場下,取=2.00ma,測量。

注意:is取值不要過大,以免[', 'altimg': '25b7177d323f8adbc17663d0800919ab.

png', 'w': '24', 'h': '23'}]太大,毫伏表超量程(此時首數碼顯示為1,後三位數碼熄滅)。

4、確定樣品的導電型別

將實驗儀三組雙刀開關均投向上方,即is沿x方向,b沿z方向,毫伏表測量電壓為vaa,。取is=2ma,im = 0.6a,測量vh大小及極性,判斷樣品導電型別。

5、求樣品的rh、n、和值。

【資料**與資料記錄】

[=167.1mv', 'altimg': '2007700d005aec371310139e5bb6f9ee.png', 'w': '122', 'h': '23'}]

由公式[=\\fracd}b}×10^=\\frac}×10^=0.0549cm^/c', 'altimg': '48a10fb2a6bb8b3aeb36c118c26bccdd.

png', 'w': '476', 'h': '51'}]

由公式[r_\\ende}=\\frac}=8.8×10^', 'altimg': '7fd11f51b78052dffa09fb33c027a763.

png', 'w': '391', 'h': '46'}]

由公式[l}s}=\\frac}=143.63', 'altimg': 'dfa3dc50e150243902bc8694aa261ce9.

png', 'w': '351', 'h': '49'}]西門子/公尺

由公式[r_\\endσ=0.0549×143.63=7.

89', 'altimg': '27d99f7760be9f4dc76068520937b7d1.png', 'w':

'304', 'h': '23'}]

【小結與討論】

(1) 了解了霍爾效應實驗原理以及有關霍爾器件丟材料的要求的知識,了解到一些物理量比如說霍爾係數,遷移率,電導率霍爾靈敏度等

(2) 如何判別霍爾元件的載流子型別?

討論知道電流方向一定,載流子的受力方向就一定,載流子會在受力方向積累,然後觀測其正負。

2、若霍爾片的法線與磁場方向和磁場不一致,對測量結果有何影響?

磁場只有部分分量有作用,也就是實際磁場小於通電電流應產生的磁場。

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實驗名稱 霍爾效應 實驗目的 1 了解霍爾效應實驗原理以及有關霍爾器件對材料要求的知識。2 學習用 對稱測量法 消除付效應的影響,測量試樣的vh is 和vh im曲線。3 確定試樣的導電型別 載流子濃度以及遷移率。實驗儀器 霍爾效應實驗儀 實驗原理 霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖...

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