華南農業大學資訊軟體學院實驗報告
課程：大學物理實驗學期：2012-2013第一學期任課老師：***
專業班級學號姓名：***
評分：實驗3 霍爾效應的應用
一． 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. 測量霍爾元件的曲線，了解霍爾電壓與霍爾元件工作電流、直螺線管的勵磁電流之間的系。
3. 學習用對稱測量法消除副效應的影響，測量試樣的和曲線。
4. 確定試樣的導電型別、載流子濃度以及遷移率。
二． 實驗儀器裝置
th-h 型霍爾實驗組合儀由試驗儀和測試儀組成
1.實驗儀： 本實驗儀由電磁鐵、二維移動標尺、三個換向閘刀開關、霍爾元件組成。c型
電磁鐵，給它通以電流產生磁場。 二維移動標尺及霍爾元件；霍爾元件是由n型半導體材料製成的，將其固定在二維移動標尺上，將霍爾元件放入磁鐵的縫隙之中，使霍爾元件垂直放置在磁場之中，在霍爾元件上通以電流，如果這個電流是垂直於磁場方向的話，則在垂直於電流和磁場方向上導體兩側會產生乙個電勢差。 三個雙刀雙擲閘刀開關分別對勵磁電流，工作電流霍爾電壓進行通斷和換向控制。
右邊閘刀控制勵磁電流的通斷換向。左邊閘刀開關控制工作電流的通斷換向。中間閘刀固定不變即指向一側。
2.測試儀
測試儀有兩組獨立的恆流源，即「輸出」為0～10ma給霍爾元件提供工作電流的電流源，「輸出」為0～1a為電磁鐵提供電流的勵磁電流源。兩組電流源相互獨立。兩路輸出電流大小均連續可調，其值可通過「測量選擇」鍵由同一數字電流錶進行測量，向裡按「測量選擇」測，放出鍵來測。
電流源上有is調節旋鈕和im調節旋鈕。
直流數字電壓表用於測量霍爾電壓，本實驗唯讀霍爾電壓、所以將中間閘刀開關撥向上面即可。當顯示屏上的數字前出現「—」號時，表示被測電壓極性為負值。
三． 實驗的基本構思和原理
霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用而引起的偏轉。由於帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場方向上產生正負電荷的聚集，從而形成附加的橫向電場，即霍爾電場。然而在產生霍爾效應的同時，因伴著多種副效應，以致實驗測得的兩極之間的電壓並不等於真的值，而是包含著各種副效應引起的附加電壓，因此必須設法消除。
根據副效應產生的機理可知，採用電流和磁場換向的所謂對稱測量法，基本上能夠把副效應的影響從測量的結果中消除。具體做法是和大小不變，並在設定電流和磁場的正反方向後，依次測量由下列四組不同方向的和組合的兩點之間的電壓v1,v2,v,.v4,即
is，+b，v1
is，--b，v2
is，--b，v3
is，+b，v4，
然後求上述四組資料v1，v2，v3，v4的代數平均值，可得
vh=(v1—v2+v3—v4)/4
通過對稱測量法求得的vh，雖然還存在個別無法消除的副效應，但其引入的誤差甚小，可以不計。
四．實驗基本步驟
(1) 按連線測試儀和實驗儀之間相應的i s 、v s 和i m 各組連線，i s 及im換向開關投向上方，表明i s 及im均為正值，反之為負值。v h 、vo 切換開關投向上方測vh，投向下方測vo 。
(2)對測試儀進行調零。將測試儀的兩個調節旋鈕均置零位，待開機數分鐘後若v h,顯示不為零，可通過面板左下方小孔的「調零」電位器實現調零，即「0. .00「。
(3)測繪切換vh- 值。將開關「v h 、vo 」投向v h測，測試儀的功能切換置vh，保持im值不變，測繪vh-is曲線。
(4)測繪vh-im值。實驗儀及試驗儀各開關位置同上。保持半導體的電流i s不變，測繪vh-im曲線。
(5)測量vo 值。將切換開關「v h 、vo 」投向v o測，在零磁場下，取i s=2.00ma，測量vo。
(6)確定樣品的導電型別。將實驗儀三組雙刀開關均投向上方，毫伏表測量電壓為vaa,取
i s=2.00ma，-，im=0.6a ，測量v h 大小及極性，判斷樣品導電型別。
(7) 求樣品r h ,n,o,u 值。
五．實驗資料記錄及處理
繪製vh-is 曲線資料表
其中電流範圍：im=0.6a；is=1.00~4.00ma
繪製vh-im 曲線資料表
其中電流範圍：is=3.00ma；im=0.300~0.800a。vo=1mv，d=0.5mm，
由表畫出v h---im關係線：
由表畫出v h —i s關係線：
相關資料計算 r h=（vh*d）/(i s*b)=1.06*10^-2(
u=|rh|o
n=1/|rh|e=6.4*10^（20）（m-3）
o=l*i/(s*u)=？
五．實驗結論：
1. 當勵磁電流=0時，霍爾電壓不為0，且隨著霍爾電流的增加而增加，通過作圖發現二者滿足線性關係。說明在霍爾元件內存在一不等位電壓，這是由於測量霍爾電壓的兩條接線沒有在同乙個等勢面上造成的。
2.當勵磁電流保持恆定，改變霍爾電流時，測量得到的霍爾電壓隨霍爾電流的增加而增加，通過作圖發現二者之間滿足線性關係。
3.當霍爾電壓保持恆定，改變勵磁電流時，測量得到的霍爾電壓隨勵磁電流的增加而增加，通過作圖發現二者之間也滿足線性關係
六．注意事項：
1..不要帶電接線，中間改變電路時，一定要先關閉電源，再連線電路。
2..實驗完成後要整理實驗儀器，先關閉電源，再將電線拆下，捋好後放在實驗儀器的右側。
3..儀器開機前應將、調節旋鈕逆時針方向旋到底，使其輸出電流趨於最小，然後再開機關機前，應將、調節旋鈕逆時針方向旋到底，然後切斷電源
4..電源開機後預熱幾分鐘，即可進行實驗。
5..在實驗過程中試驗儀的開關應至始至終保持閉合，否則會為「1」或數字跳動現象。
6..改變或霍爾元件過程應斷開試驗儀上的換向開關以防長時間通電而發熱，導致霍爾元件公升溫影響實驗結果。
霍爾效應實驗報告
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