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大学霍尔效应实验报告
篇一：大学物理实验报告系列之霍尔效应大学物理实验报告
）篇二：霍尔效应实验报告大学本（专）向运动，在磁场B作用下，所受洛伦兹力为
fL=-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fE??eEH??eVH/l式中EH为霍尔电场强度，VH为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，fL??fE?VH/l（1）
设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为Is?ne（2）由（1），（2）两式可得VH?EHl?
IB1IsB
?RHs（3）
nedd
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RH?
1
称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数根据材料的电导ne
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率。二neu的关系，还可以得到：
RH??/????（4）
式中?为材料的电阻率、□为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率因此制作霍尔元件时大多采用N型半导体材料。当霍尔元件的材料和厚度确定时，设KH?RH/d?l/ned（5）
将式（5）代入式（3）中得VH?KHIsB（6）
式中KH称为元件的灵敏度，它表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下的霍尔电势大小，其单位是[mV/mA?T],—般要求KH愈大愈好。
若需测量霍尔元件中载流子迁移率口,则有?？
?L
（7）?
EIVI
将（2）式、（5）式、（7）式联立求得??KH?
LIS
?（8）lVI
其中VI为垂直于IS方向的霍尔元件两侧面之间的电势差，EI为由VI产生的电场强度，L、l分别为霍尔元件长度和宽度。
由于金属的电子浓度n很高，所以它的RH或KH都不大，因此不适宜作霍尔元件。此外元件厚度d愈薄，KH愈高，所以制作时，往往采用减少
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d的办法来增加灵敏度，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。
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Bcos?，此时
VH?KHIsBcos?(9)
所以一般在使用时应调整元件两平面方位，使VH达到最大，即9=0，
图(2)
VH=KHIsBcos??KHIsB
由式(9)可知，当控制(工作)电流Is或磁感应强度B，两者之一改变方向时，霍尔
电压VH的方向随之改变；若两者方向同时改变，则霍尔电压VH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Is,霍尔元件的霍尔电压输出端接毫伏表，测量霍尔电势VH的值。
三．主要实验仪器：
1、ZKY-HS霍尔效应实验仪
图(3)