文档介绍：【实验题目】通过霍尔效应测量磁场【实验目的】1、了解霍尔效应原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。2、学习用“对称测量法”消除付效应影响。3、根据霍尔电压判断霍尔元件载流子类型,计算载流子的浓度和迁移速度,【实验仪器】QS-H霍尔效应组合仪【实验原理】1、--2所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B的方向沿z轴方向),当沿y方向的电极A、A上施加电流I时,薄片内定向移动的载流子(设平均速率为)受到洛伦兹力的作用, (1)无论载流子是负电荷还是正电荷,的方向均沿着x方向,在磁力的作用下,载流子发生偏移,产生电荷积累,从而在薄片B、B两侧产生一个电位差,形成一个电场E。电场使载流子又受到一个与FB方向相反的电场力, (2)其中b为薄片宽度,随着电荷累积而增大,当达到稳定状态时,即(3)这时在B、B两侧建立的电场称为霍尔电场,相应的电压称为霍尔电压,电极B、B称为霍尔电极。另一方面,射载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度与的关系为:或 (4)由(3)和(4)可得到(5)另,则(6)R称为霍尔系数,它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。在应用中,(6)常以如下形式出现: (7)式中称为霍尔元件灵敏度,称为控制电流。由式(7)可见,若、已知,只要测出霍尔电压,即可算出磁场的大小;并且若知载流子类型(n型半导体多数载流子为电子,P型半导体多数载流子为空穴),则由的正负可测出磁场方向,反之,若已知磁场方向,则可判断载流子类型。2、霍尔效应实验中的付效应在实际应用中,伴随霍尔效应经常存在其他效应。例如实际中载流子迁移速率u服从统计分布规律,速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力,向霍尔电场作用力方向偏转,速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力,向洛伦兹力方向偏转。这样使得一侧告诉载流子较多,相当于温度较高,而另一侧低速载流子较多,相当于温度较低。这种横向温差就是温差电动势VE,这种现象称为爱延豪森效应。这种效应建立需要一定时间,如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差,如果采用交流电,则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立,可以减小测量误差。此外,在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差,这是因为霍尔电极B、B’不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平较高,不等位电动势很小,故一般可以忽略,也可以用一个电位器加以平衡(-1中电位器R1)。我们可以通过改变IS和磁场B的方向消除大多数付效应。具体说在规定电流和磁场正反方向后,分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VBB’,即+B,+I,VBB’=V1-B,+I,VBB’=-V2-B,-I,VBB’=V3+B,-I,VBB’=-V4然后利用得到霍尔电压平均值,这样虽然不能消除所有的付效应,但其引入的误差不大,可以忽略不计。3、电导率测量测量方法如图3所示。设BC间距离为L,样品横截面积为S=bd,流经样