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霍尔效应测螺线管中的磁场本讲稿第一页，共十五页主要内容主要内容预备知识预备知识实验简介实验简介设计思路设计思路操作指南操作指南基本要求基本要求本讲稿第二页，共十五页实验简介实验简介 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，称为霍尔效应。霍尔效应不但是测定半导体材料电学参称为霍尔效应。霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构数的主要手段，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将等方面。了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。有益处。返回目录页返回目录页本讲稿第三页，共十五页预备知识预备知识返回目录页返回目录页螺线管中的磁场分布螺线管中的磁场分布霍尔效应霍尔效应本讲稿第四页，共十五页霍尔效应霍尔效应 当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。霍尔效应原理示意图霍尔效应原理示意图本讲稿第五页，共十五页霍尔效应霍尔效应返回 霍尔电压UH与电流I和磁感应强度B及元件的厚度d的关系：式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电量q的关系：若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则本讲稿第六页，共十五页螺线管中的磁场分布螺线管中的磁场分布返回本讲稿第七页，共十五页操作指南操作指南返回目录页返回目录页 实验装置实验装置 操作要点操作要点本讲稿第八页，共十五页实验装置实验装置返回本讲稿第九页，共十五页操作要点操作要点返回1.按装置连接电路。励磁电流按装置连接电路。励磁电流0-500mA,每每50mA测量霍测量霍尔传感器的输出电压尔传感器的输出电压U。2.利用上述测量数据，以通电螺线管中心点磁感应强度利用上述测量数据，以通电螺线管中心点磁感应强度B（x=0）的理论计算值为标准值，校准实验装置上集）的理论计算值为标准值，校准实验装置上集成霍耳传感器的灵敏度成霍耳传感器的灵敏度K 。并。并与该产品说明提供的技与该产品说明提供的技术指标比较术指标比较 3.绘出通电螺线管内磁感应强度的实验和理论计算曲线绘出通电螺线管内磁感应强度的实验和理论计算曲线。本讲稿第十页，共十五页设计思路设计思路 由由 可知，只要已知可知，只要已知KH，用，用仪器测出仪器测出I和和UH，则可求出磁感应强度，则可求出磁感应强度B的大的大小小。图2 SS495A型集成霍尔传感器 图3 输出电压与磁感应强度的关系图 本讲稿第十一页，共十五页设计思路设计思路返回目录页返回目录页由由得到霍尔电压的测量结果得到霍尔电压的测量结果U=（U-U0 ）/KB(x)=C（x）IU=K C（x=0）I本讲稿第十二页，共十五页基本要求基本要求返回目录页返回目录页 思考与作业思考与作业 数据记录数据记录本讲稿第十三页，共十五页数据记录数据记录返回 I(mA)U(mV)10987654321UHX（cm）B（mT）X（cm）B（mT）08.01.09.02.010.03.011.04.011.55.012.06.012.57.013.0本讲稿第十四页，共十五页思考与作业思考与作业返回根据测量数据研究根据测量数据研究U UH HII的关系，并用作图的关系，并用作图法求出磁感应法求出磁感应B B的大小的大小判断半导体霍尔元件的导电类型判断半导体霍尔元件的导电类型计算霍尔元件的载流子浓度计算霍尔元件的载流子浓度本讲稿第十五页，共十五页