霍尔效应及其应用.pptx

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1、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返回目录页第1页/共15页实验简介实验简介 霍尔效应是一种磁电效应，是美国研究生霍尔18791879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在检测、自动化、信息处理等领域得到广泛的应用。通过该实验可以了解霍尔效应的物理原理以及把物理原理应用到测量技术中的基本过程。第2页/共15页预备知识预备知识霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应霍尔效应霍尔效应第3页/共15页霍尔效应霍尔效

2、应 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霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。第4页/共15页霍尔效应霍尔效应 霍尔电压U UH H与电流I I和磁感应强度B B及元件的厚度d 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，则第5页/共15页霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应 在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电压叠加的结果。附加电压1.1.不等势电压Uo Uo （不等势效应 ）Is.R 第6页/共15页 3.3.热磁效应直

3、接引起的附加电压UN UN（能斯特效应）4.热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪勒杜克效应）霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应 2.2.温差电效应引起的附加电压UE UE（厄廷好森效应）第7页/共15页消除附加电压消除附加电压 为了减小附加效应对测量霍耳电压U UH H的影响，我们采用对称测量法，即将I I和B B正反两个方向组合出四种情况：U U1 1(+I,+B)(+I,+B)、U U2 2(+I,-B)(+I,-B)、U U3 3(-I,-B)(-I,-B)和U U4 4(-I,B)(-I,B)霍尔电压的测量结果为：第8页/共15页操作指南操作指南 实验装置实验装置 操作要点操

4、作要点第9页/共15页实验装置实验装置励磁线圈KH值测量电路励磁电路工作电路霍尔元件第10页/共15页操作要点操作要点1.按装置连接电路，然后对按装置连接电路，然后对Is,I m调零，此时调零，此时UH应显应显示为零；示为零；2.测量测量UH Is关系（保持关系（保持Im0.6A）;3.测量测量UH Im关系（保持关系（保持Is3.00mA）;4.测量测量U值值;5.确定样品的导电类型。确定样品的导电类型。第11页/共15页注意事项1.Is,Im1.Is,Im的正确调零；2.Is,Im2.Is,Im的正确组合切换；3.3.读数应以小数点的正确位置；4.4.采取开关切换次数最少的测法；5.B=K.Im,K5.B=K.Im,K为常数，记录在线圈上。第12页/共15页基本要求基本要求 思考与作业思考与作业 数据记录数据记录第13页/共15页思考与作业思考与作业1.1.根据测得的根据测得的UHIm与与UHIs的关系，绘的关系，绘制制UHIm与与UHIs的关系的关系;2.2.用逐差法处理数据用逐差法处理数据 ，求出，求出U UH/H/I Is s以及以及UH/Im,从而求得从而求得RH，并正确表示结果；并正确表示结果；3.3.根据求得的根据求得的R RH H,计算样品的载流子浓度，计算样品的载流子浓度，电导率以及迁移率。电导率以及迁移率。第14页/共15页感谢您的观看！第15页/共15页