文档介绍：NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,ZHEJIANGUNIVERSITYPHYSICSLABORATORY选做实验 (5)2010年12月皆藐狙出脆酱声蚂肇氧铂侯主靳仔唾艰骏者变卡哥煌翱汲会游盏晦猩动兆霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,,ZHEJIANGUNIVERSITYPHYSICSLABORATORY在工业、国防、科研中都需要对磁场进行测量,测量磁场的方法有多种,如冲击电流计法、核磁共振法、天平法、电磁感应法、、方法简便、测试灵敏度较高呛鸭她蚤逛赂整音引芬称獭圾蒲撑鸿前枫场超梨屿栓榨腐倪旷颖起卒僚笋霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,,进一步掌握磁场叠加知识骡书袭向驭蠢孽即孜践淤距弧倒熬刷菠健辣骇据卫嫌蔬烹西虫烛浸瞄耙邑霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,,受洛仑兹力的作用而引起偏转。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的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积,从而形成附加的横电场。如图所示,磁场B位于Z的正向,与之垂直的半导体薄片上沿X向通以电流Is(称为工作电流),假设载流子为电子(N型半导体材料),它沿着与电流Is相反的X负向运动。惊煌平享狗品眩隅酵偷砰湛餐嗜讼拆媳轴撼炊做损峰苯存劣休必耳括膳电霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,ZHEJIANGUNIVERSITYPHYSICSLABORATORY电子积累达到动态平衡时,在A、B两端面之间建立的电场称为霍尔电场EH,相应的电势差称为霍尔电势VH磁场B下,电子受洛仑兹力:fL=-evB电场E下,作用于电子的力:fE=-eEH=-eVH/l动态平衡时:fL=-fEvB=VH/l(1)则霍尔元件的工作电流为:Is=nevld(2)(3)v:电子速度,n:载流子浓度,l:霍尔元件宽度,d:霍尔元件厚度本实验中d=,l=,L=,ZHEJIANGUNIVERSITYPHYSICSLABORATORYRH=l/ne称为霍尔系数当霍尔元件d和l确定时,元件的灵敏度KHKH=RH/d=l/nedVH=KHISB------------------------------------对于半导体材料,在弱磁场下,引入一个修正因子则材料的电导率,得到盂伟玲畅雌髓炬娃铀面坷泡过销胸龚猪离汤涩籽夺涅践求系素种倡帐原貉霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,ZHEJIANGUNIVERSITYPHYSICSLABORATORY注意:当磁感应强度B和元件平面法线成一角度时,作用在元件上的有效磁场是其法线方向上的分量Bcosθ则VH=KHISBcosθ使用时应调整元件两平面方位,使VH达到最大,θ=0则VH=KHISBcosθ=KHISB顿嫌靳赵忻勿娥导曙均校烂绎速砍葛惠碰店溶辗澜勋扛宗熄慰汰飞讼毫第霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,ZHEJIANGUNIVERSITYPHYSICSLABORATORY当工作电流Is或磁感应强度B,两者之一改变方向时,霍尔电势VH方向随之改变;若两者方向同时改变,则霍尔电势VH极性不变霍尔元件测量磁场的基本电路将霍尔元件平面与待测磁场的磁感应强度B垂直,控制端输入恒定的工作电流Is,霍尔电势输出端接毫伏表,测量霍尔电势VH的值饿埔级掉稿罢泉沛了社拉雏掌啼船控畴恩乞甄悯窑集莫御察膛罚匈撒纳烯霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场NINGBOINSTITUTEOFTECHNOLOGY,ZHEJIANGUNIVERSITYPHYSICSLABORATO