文档介绍：实验报告学生姓名:学号:指导教师:实验地点:实验时间:一、实验室名称:霍尔效应实验室实验项目名称:霍尔效应法测磁场三、实验学时:四、实验原理:(一)霍耳效应现象将一块半导体(或金属)薄片放在磁感应强度为 B的磁场中,并让薄片平面与磁场方向(如P方向)垂直。如在薄片的横向(P方向)加一电流强度为|H的电流,那么在与磁场方向和电流方向垂直的 Z方向将产生一电动势UH。如图1所示,这种现象称为霍耳效应, UH称为霍耳电压。霍耳发现,霍耳电压 UH与电流强度Ih和磁感应强度B成正比,与磁场方向薄片的厚度 d反比,即Uh二只楽(1)Hd式中,比例系数R称为霍耳系数,对同一材料R为一常数。因成品霍耳元件(根据霍耳效应制成的器件)的d也是一常数,故R/d常用另一常数K来表示,有Uh=KIHB(2)式中,K称为霍耳元件的灵敏度,它是一个重要参数,表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。如果霍耳元件的灵敏度 K知道(一般由实验室给出),再测出电流Ih和霍耳电压Uh,就可根据式(3)图1霍耳效应示意图图2霍耳效应解释(二)霍耳效应的解释现研究一个长度为I、宽度为b、厚度为d的N型半导体制成的霍耳元件。当沿P方向通以电流Ih后,载流子(对N型半导体是电子)e将以平均速度v沿与电流方向相反的方向运动,在磁感应强度为B的磁场中,电子将受到洛仑兹力的作用,其大小为fB二evB方向沿Z方向。在fB的作用下,电荷将在元件沿Z方向的两端面堆积形成电场Eh(见图2),它会对载流子产生一静电力 fE,其大小为方向与洛仑兹力fB相反,即它是阻止电荷继续堆积的。当 fB和fE达到静态平衡后,有z方向)的电势差为fB二fE,即evB二eEH二e5/b,于是电荷堆积的两端面(UH二vbB(4)通过的电流lH可表示为式中n是电子浓度,得IH二-nevbdIhnebd(5)将式(5)代人式(4)可得可改写为IhBnedIhBUH=R」 KIhBd1R 就是霍耳系数。ne该式与式(1)和式(2)一致,五、实验目的:研究通电螺线管内部磁场强度六、实验内容:(一) 测量通电螺线管轴线上的磁场强度的分布情况,并与理论值相比较;(二) 研究通电螺线管内部磁场强度与励磁电流的关系。七、实验器材:霍耳效应测磁场装置,含集成霍耳器件、螺线管、稳压电源、数字毫伏表、直流毫安表等。八、实验步骤及操作:IH和励磁电流IN都固定,并让(一)研究通电螺线管轴线上的磁场分布。要求工作电流Im=500mA,逐点(约12-15个点)测试霍耳电压Uh,记下Ih和K的值,同时记录长直螺线管的长度和匝数等参数。1•接线:霍尔传感器的1、3脚为工作电流输入,分别接“Ih输出”的正、负端;2、4脚为霍尔电压输出,分别接“Vh输入”的正、负端。螺线管左右接线柱(即“红” 、“黑”)分别接励磁电流IM的“正”、“负”,这时磁场方向为左边N右边S。2、测量时应将“输入选择”开关置于“ Vh”挡,将“电压表量程”选择按键开关置于“200”mV挡,,霍尔传感器的灵敏度为: 245mV/mA/T。3、螺线管励磁电流Im调到“0A”,记下毫伏表的读数V0(此时励磁电流为0,霍尔工作电流Ih仍保持不变)。4、再调输出电压调节钮使励磁电流为 Im-500mA。5、将霍耳元件在螺管线轴线方向左右调节,