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大 学
本(专)科实验报告
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指导教子浓度n很高，所以它的或都不大，因此不适宜作霍尔元件。此外元件厚度d愈薄，愈高，所以制作时，往往采用减少d的方法来增加灵敏度，但不能认为d愈薄愈好，因为此时元件的输入和输出电阻将会增加，这对锗元件是不希望的。
图(2)
应当注意，当磁感应强度B和元件平面法线成一角度时〔如图2〕，作用在元件上的有效磁场是其法线方向上的分量，此时
(9)
所以一般在使用时应调整元件两平面方位，使到达最大，即θ=0，=
由式〔9〕可知，当控制〔工作〕电流或磁感应强度B，两者之一改变方向时，霍尔
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图(3)
电压的方向随之改变；假设两者方向同时改变，则霍尔电压极性不变。
霍尔元件测量磁场的基本电路如图3，将霍尔元件置于待测磁场的相应位置，并使元件平面与磁感应强度B垂直，在其控制端输入恒定的工作电流，霍尔元件的霍尔电压输出端接毫伏表，测量霍尔电势的值。
三．主要实验仪器：
ZKY-HS霍尔效应实验仪
包括电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件及引线。
KY-HC霍尔效应测试仪
四．实验内容：
1、研究霍尔效应及霍尔元件特性
① 测量霍尔元件灵敏度KH，计算载流子浓度n〔选做〕。
② 测定霍尔元件的载流子迁移率μ。
③ 判定霍尔元件半导体类型〔P型或N型〕或者反推磁感应强度B的方向。
④ 研究与励磁电流、工作〔控制〕电流IS之间的关系。
2、测量电磁铁气隙中磁感应强度B的大小以及分布
① 测量一定IM条件下电磁铁气隙中心的磁感应强度B的大小。
② 测量电磁铁气隙中磁感应强度B的分布。
五．实验步骤与实验数据记录：
1、仪器的连接与预热
将测试仪按实验指导说明书提供方法连接好，接通电源。
2、研究霍尔效应与霍尔元件特性
① 测量霍尔元件灵敏度KH，计算载流子浓度n。〔可选做〕。
调节励磁电流IM为A，使用特斯拉计测量此时气隙中心磁感应强度B的大小。
移动二维标尺，使霍尔元件处于气隙中心位置。
调节=……、〔数据采集间隔〕，记录对应的霍尔电压VH填入 表〔1〕，描绘IS—VH关系曲线，求得斜率K1(K1=VH/IS)。
据式〔6〕可求得KH，据式〔5〕可计算载流子浓度n。
② 测定霍尔元件的载流子迁移率μ。
调节=……、〔间隔为〕，记录对应的输入电压降VI填入表4，描绘IS—VI关系曲线，求得斜率K2〔K2=IS/VI〕。
假设已知KH、L、l，据〔8〕式可以求得载流子迁移率μ。
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判定霍尔元件半导体类型〔P型或N型〕或者反推磁感应强度B的方向
根据电磁铁线包绕向及励磁电流IM的流向，可以判定气隙中磁感应强度B的方向。
根据换向闸刀开关接线以及霍尔测试仪IS输出端引线，可以判定IS在霍尔元件中的流向。
根据换向闸刀开关接线以及霍尔测试仪VH输入端引线，可以得出VH的正负与霍尔片上正负电荷积累的对应关系
d. 由B的方向、IS流向以及VH的正负并结合霍尔片的引脚位置可以判定霍尔元件半导体的类型〔P型或N型〕。反之，假设已知IS流向、VH的正负以及霍尔元件半导体的类型，可以判定磁感应强度B的方向。
③ 测量霍尔电压与励磁电流的关系
霍尔元件仍位于气隙中心，调节=，调节=100、200……1000mA〔间隔为100mA〕，分别测量霍尔电压值填入表〔2〕，并绘出-曲线，验证线性关系的范围，分析当到达一定值以后，-直线斜率变化的原因。
3、测量电磁铁气隙中磁感应强度B的大小及分布情况
① 测量电磁铁气隙中磁感应强度B的大小
调节励磁电流IM为0—1000mA范围内的某一数值。
移动二维标尺，使霍尔元件处于气隙中心位置。
调节=……、1〔数据采集间隔〕，记录对应的霍尔电压VH填入表〔1〕，描绘IS—VH关系曲线，求得斜率K1(K1=VH/IS)。
将给定的霍尔灵敏度KH及斜率K1代入式〔6〕可求得磁感应强度B的大小。
〔假设实验室配备有特斯拉计，可以实测气隙中心B的大小，与计算的B值比较。〕
② 考察气隙中磁感应强度B的分布情况
将霍尔元件置于电磁铁气隙中心，调节=10