文档介绍：大学物理仿真实验——霍尔效应
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大学物理实验报告
　　　　　　姓名：wumiｎｇ
1目的：（1）霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用
(2)测绘霍尔元件的VH—Ｉs,VH—ＩＭ曲线,了解霍尔电势差VH与霍尔元件工作电流Is,磁场应强度B及励磁电流IＭ之间的关系.
（3)学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布.
（4）学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
　
2简单的实验报告数据分析
(１)实验原理
  霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。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，从而形成附加的横向电场。如下图（1)所示，磁场B位于Z的正向,与之垂直的半导体薄片上沿X正向通以电流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。由于洛仑兹力f L作用,电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的Ａ侧形成正电荷积累。与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力 f E的作用。随着电荷积累的增加,ｆ E增大，当两力大小相等（方向相反)时， f L=-f E，、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　。设电子按平均速度,向图示的X负方向运动，在磁场B作用下,所受洛仑兹力为:
f　L=－eB
式中:e　为电子电量，为电子漂移平均速度，B为磁感应强度。
同时，电场作用于电子的力为： f Ｅl   　
  
 
  图(１）  霍尔效应原理
式中:ＥH为霍尔电场强度，VH为霍尔电势,ｌ为霍尔元件宽度
当达到动态平衡时：
  f L=－f Ｅ     B＝ＶH/l                            （1）
设霍尔元件宽度为,厚度为d ，载流子浓度为ｎ，则霍尔元件的工作电流为
                                 (2)
由（1）、(2)两式可得：
                  (３)
即霍尔电压VＨ（A、B间电压）与Is、B的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，只要测出（伏)，以及（安），（高斯）和（厘米）可按下式计算（厘米3/库仑).实验计算时，采用以下公式：
                             (4)
上式中1０8　是单位换算而引入。根据可进一步求载流子浓度:
                                                              (5）
   　应该指出，这个关系式是假定所以的载流子都具有相同的漂移速度得到的,严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入修正因子。
    所以实际计算公式为： 
    