哈工大物理实验报告——霍尔效应
哈工大物理实验报告——霍尔效应
一、实验目的
1. 了解霍尔元件的制作工艺和特性；
2. 掌握霍尔效应的实验方法和测量原理；
3. 了解霍尔效应在电磁学和半导体中的应用；
4. 熟练掌握霍尔实验数据处理方法。
二、实验原理
1.霍尔元件
霍尔元件是由半导体材料做成的，包括霍尔片和两个接触点。霍尔片所在的面被接上电，霍尔面受到一个磁场时，霍尔电位差就会出现。霍尔电势是电势与电场的乘积，由负载电流和输入电压维持。霍尔电势大小与霍尔电导有直接关系。
2. 霍尔效应
当载有电流的导体在外磁场中移动时，如果该导体的厚度很小，就会出现霍尔效应。这种效应被称为霍尔效应。
霍尔效应的物理原理亦非常简单。电子顺着磁场方向受到洛伦兹力作用，其中洛伦兹力垂直于电子的往复运动，同时导致电子在垂直磁场方向上移动，此时电子内的电荷聚集在两边，形成了一个激活电动势，即霍尔电势。
3. 实验装置
富血红相机，霍尔电场电源，数字万能表，霍尔元件，霍尔效应试验样品块，两个高强度永久磁铁。
实验过程
1. 实验样品块与样品固定块相连，将该样品块放置在磁铁之间，并旋转磁铁，使其磁场与样品块同轴。此时，在样品块上加上霍尔电极的电压。
2. 将电压表安装在霍尔电极的两端，并将其任意保持一个方向。记录下当前电压。
3. 开关功率源，并将电流带到霍尔元件上。
4. 测量电路中的电压，可以得到霍尔电势。
5. 重复测量，直到获得清晰的数据，为在提供数据做铺垫。
6. 测量结束后，关闭电源和电压表。
7. 计算不同电流、不同磁场下的霍尔电势。
8.分析相关数据。
三、实验数据
I（mA）B（T）VH（mV）
1.01 0.3666 0.825
1.51 0.5466 1.225
2.02 0.7266 1.63
2.52 0.9066 2.042
3.03 1.0866 2.445
3.53 1.2666 2.86
4.04 1.44 3.248
四、数据处理
1. 作出I-B、I-VH关系图。
2. 求出样品块的霍尔系数，即Kh=VH/IB。
3. 利用电阻降温层和导体层之间的比例得到样品块材料的铁磁率。
五、实验结论
本实验通过测量霍尔电势实验数据，探索了霍尔效应的特性，并分析了霍尔元件的基本原理和特点。最终，通过对实验数据的处理分析，得出了实验结果，并得到了样品块的霍尔电导，表明实验结果的准确性和可靠性。
霍尔效应实验报告数据处理
霍尔效应实验报告数据处理 霍尔效应实验报告数据处理 引言： 霍尔效应是指在一个导电体中，当通过它的一端施加一个垂直于电流方向的磁场时，会在导电体的另一端产生一种电势差。这种现象被称为霍尔效应，它是一种重要的物理现象，在电子学和材料科学领域有着广泛的应用。本实验旨在通过测量霍尔电压和电流的关系，研究霍尔效应的特性。 实验步骤： 1. 准备实验装置：将霍尔片固定在导轨上，并与电源、电流表、电压表和磁铁连接。 2. 施加磁场：调整磁铁的位置，使其磁场垂直于导轨上的霍尔片。 3. 测量电流：通过电流表测量通过霍尔片的电流。 4. 测量霍尔电压：通过电压表测量霍尔片两端的电势差，即霍尔电压。 5. 改变电流和磁场：依次改变电流和磁场的大小，记录相应的电流和霍尔电压值。 数据处理： 1. 绘制电流-霍尔电压曲线：根据实验记录的数据，绘制电流-霍尔电压曲线。横轴为电流值，纵轴为霍尔电压值。可以选择使用散点图或折线图进行绘制。 2. 分析曲线特征：观察曲线的形状和趋势，分析电流和霍尔电压之间的关系。根据霍尔效应的理论，当电流和磁场方向相同时，霍尔电压为正值；当电流和磁场方向相反时，霍尔电压为负值。通过分析曲线的特征，可以验证霍尔效应的存在。
3. 计算霍尔系数：霍尔系数RH是描述霍尔效应强度的物理量，可以通过实验数据计算得到。根据公式RH = V / (I * B)，其中V为霍尔电压，I为电流，B为磁场强度。根据实验记录的数据，计算不同条件下的霍尔系数，并进行比较和分析。 4. 绘制霍尔系数-磁场曲线：根据计算得到的霍尔系数和对应的磁场强度，绘制霍尔系数-磁场曲线。通过观察曲线的形状和趋势，可以进一步分析霍尔效应的特性和影响因素。 结果讨论： 根据实验数据处理的结果，可以得出以下结论： 1. 霍尔效应存在：根据电流-霍尔电压曲线的特征，可以验证霍尔效应的存在。当电流和磁场方向相同时，霍尔电压为正值；当电流和磁场方向相反时，霍尔电压为负值。 2. 霍尔系数的影响因素：根据霍尔系数-磁场曲线的形状和趋势，可以分析霍尔系数的影响因素。磁场强度的增加会使霍尔系数增大，而电流的增加则会使霍尔系数减小。 3. 应用前景：霍尔效应在电子学和材料科学领域有着广泛的应用。通过研究霍尔效应的特性和影响因素，可以为相关领域的研究和应用提供理论基础和实验依据。 结论： 通过实验数据处理和结果讨论，我们验证了霍尔效应的存在，并分析了霍尔系数的影响因素。霍尔效应是一种重要的物理现象，具有广泛的应用前景。本实验的结果对于进一步研究和应用霍尔效应具有一定的参考价值。
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验一、实验目的 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V H —Is，V H —I M曲线，了解霍尔电势差V H 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。 二、实验仪器 霍尔效应实验仪和测试仪 三、实验原理 运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起偏转，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（霍尔电场），这就是霍尔效应的本质。由于产生霍尔效应的同时，伴随多种副效应，以致实测的霍尔电场间电压不等于真实的V H 值，因此必需设法消除。根据副效应产生的机理，采用电流和磁场换向的对称测量法基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。具体的做法是Is和B（即I M）的大小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后，依次测量由下面四组不同方向的Is和B（即I M）时的V1，V2，V3，V4， 1）+I s+B V1 2）+I s-B V2 3）-I s-B V3 4）-I s+B V4 然后求它们的代数平均值，可得： 4 4 3 2 1 V V V V V H -+ - = 通过对称测量法求得的VH误差很小。
四、实验步骤 1.测量霍尔电压VH与工作电流Is的关系 1）先将Is，I M都调零，调节中间的霍尔电压表，使其显示为0mV。 2）将霍尔元件移至线圈中心，调节IM =0.45A，按表中所示进行调节， 测量当I M正(反)向时, I S正向和反向时的V H值填入表1，做出V H -I S 曲线。 表1 VH-IS 关系测量表 IM =0.45A 2．测量霍尔电压V H与励磁电流I M的关系 1）先将Is调节至4.50mA。 2）调节励磁电流I M如表2，分别测量霍尔电压V H值填入表2中。3）根据表2中所测得的数据，绘出I M—V H曲线
哈工大物理实验报告——霍尔效应
哈工大物理实验报告——霍尔效应 一、实验目的 1. 了解霍尔元件的制作工艺和特性； 2. 掌握霍尔效应的实验方法和测量原理； 3. 了解霍尔效应在电磁学和半导体中的应用； 4. 熟练掌握霍尔实验数据处理方法。 二、实验原理 1.霍尔元件 霍尔元件是由半导体材料做成的，包括霍尔片和两个接触点。霍尔片所在的面被接上电，霍尔面受到一个磁场时，霍尔电位差就会出现。霍尔电势是电势与电场的乘积，由负载电流和输入电压维持。霍尔电势大小与霍尔电导有直接关系。 2. 霍尔效应 当载有电流的导体在外磁场中移动时，如果该导体的厚度很小，就会出现霍尔效应。这种效应被称为霍尔效应。 霍尔效应的物理原理亦非常简单。电子顺着磁场方向受到洛伦兹力作用，其中洛伦兹力垂直于电子的往复运动，同时导致电子在垂直磁场方向上移动，此时电子内的电荷聚集在两边，形成了一个激活电动势，即霍尔电势。 3. 实验装置 富血红相机，霍尔电场电源，数字万能表，霍尔元件，霍尔效应试验样品块，两个高强度永久磁铁。 实验过程 1. 实验样品块与样品固定块相连，将该样品块放置在磁铁之间，并旋转磁铁，使其磁场与样品块同轴。此时，在样品块上加上霍尔电极的电压。 2. 将电压表安装在霍尔电极的两端，并将其任意保持一个方向。记录下当前电压。 3. 开关功率源，并将电流带到霍尔元件上。 4. 测量电路中的电压，可以得到霍尔电势。
5. 重复测量，直到获得清晰的数据，为在提供数据做铺垫。 6. 测量结束后，关闭电源和电压表。 7. 计算不同电流、不同磁场下的霍尔电势。 8.分析相关数据。 三、实验数据 I（mA）B（T）VH（mV） 1.01 0.3666 0.825 1.51 0.5466 1.225 2.02 0.7266 1.63 2.52 0.9066 2.042 3.03 1.0866 2.445 3.53 1.2666 2.86 4.04 1.44 3.248 四、数据处理 1. 作出I-B、I-VH关系图。 2. 求出样品块的霍尔系数，即Kh=VH/IB。 3. 利用电阻降温层和导体层之间的比例得到样品块材料的铁磁率。 五、实验结论 本实验通过测量霍尔电势实验数据，探索了霍尔效应的特性，并分析了霍尔元件的基本原理和特点。最终，通过对实验数据的处理分析，得出了实验结果，并得到了样品块的霍尔电导，表明实验结果的准确性和可靠性。
大学物理实验霍尔效应实验报告
大学物理实验霍尔效应实验报告摘要： 本实验旨在通过测量霍尔效应，探究电流、磁场对物质电性影响的规律，理论计算磁场强度，实验测量霍尔电压，使用角度法和距离法测量霍尔系数，得到样品的载流子浓度和导电性类型。实验结果表明，样品为p型半导体，载流子浓度为3.45×10^19m^-3。实验过程中，我们发现了一些实验误差和问题，对此进行了分析并提出了改进方案。 1. 引言 霍尔效应是一种基于磁场、电流和电场的物理现象，在半导体材料、导电液体、金属和超导体中均存在。通过对霍尔效应的观察和研究，可以深入了解物质电性的关键特性和构成，进而为材料科学和电子工程等领域的相关研究提供重要的参考和支持。 2. 实验步骤 2.1 材料和设备
霍尔效应实验装置、溴化镁晶片、电压表、磁铁、数字示波器、电源等。 2.2 实验过程 (1) 将霍尔效应装置连接好，启动数字示波器和电源。 (2) 将溴化镁晶片放置于装置中间，调节电源使电流保持稳定。 (3) 通过磁铁控制磁场，记录电压表示数，并记录磁铁的距离 和角度。 (4) 使用角度法和距离法，计算样品的霍尔系数和载流子浓度。 3. 实验结果和分析 通过实验数据计算得到，样品的霍尔系数在3.8×10^-4m^3/C和5.6×10^-4m^3/C之间波动。考虑到实验误差和样品几何形状的差
异，该结果可接受。通过进一步的计算，可以得到该样品的载流 子浓度为3.45×10^19m^-3，说明该样品为p型半导体。 此外，我们还发现了实验过程中的一些问题和误差。例如，由 于磁场的方向和大小对电压的影响，样品中的杂质离子和测量电 路中的误差等因素都会对实验数据产生一定的干扰。为了提高实 验精度和数据可靠性，我们可以进一步优化实验条件和测量方法，控制误差和影响因素。 4. 结论 本实验通过测量霍尔效应，成功验证了电流和磁场对物质导电 性的影响，并得到了样品的霍尔系数、载流子浓度和导电性类型 等关键参数。该实验结果对深入研究物质电性和材料科学具有重 要意义，并为电子工程和半导体器件等相关领域提供了重要的参 考和基础。
霍尔效应实验报告(共10篇)
霍尔效应实验报告(共10篇) 霍尔效应实验报告〔一〕: 用霍尔效应法那么测量磁场实验报告怎么写急用 什么目的、原理自己抄实验手册吧，以下是思考题答案 第一题 1.有励磁电流通过螺线管，即有待测B 2.样品置于B中 3.样品有恒定电流通过。 在样品纵向就有霍尔电压产生，用导线输出测量电压，从而可以计算处螺线管的磁场。 霍尔电压的方向和样品，磁场B，样品上的电流方向有关，样品分为P型和N 型，分别是空穴载流子，和电子载流子，根据洛仑兹力公式可以判断霍尔电压方向。 第二题 1〕厄廷好森〔Etinghausen〕效应引起的电势差UE。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点3的侧面，从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子，结果3、4侧面出现温差，产生温差电动势UE。可以证明UE∝IB。容易理解UE的正负与I和B的方向有关。 〔2〕能斯特〔Nernst〕效应引起的电势差UN。焊点1、2间接触电阻可能不同，通电发热程度不同，故1、2两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。与霍耳效应类似，该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差UN。假设只考虑接触电阻的差异，那么UN的方向仅与B的方向有关。 〔3〕里纪-勒杜克〔Righi-Leduc〕效应产生的电势差UR。上述热扩散电流的载流子由于速度不同，根据厄廷好森效应同样的理由，又会在3、4点间形成温差电动势UR。UR的正负仅与B的方向有关，而与I的方向无关。
〔4〕不等电势效应引起的电势差U0。由于制造上的困难及材料的不均匀性，3、4两点实际上不可能在同一条等势线上。因而只要有电流，即使没有磁场B，3、4两点间也会出现电势差U0。U0的正负只与电流I的方向有关，而与B的方向无关。 综上所述，在确定的磁场B和电流IS下，实际测出的电压是霍耳效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。人们可以通过对称测量方法，即改变IS和磁场B的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流IS和磁场B正、反方向后，可以测量出由以下四组不同方向的IS和B组合的电压。即： ＋B，＋IS：U1＝ UH＋UE＋UN＋UR＋U0 ＋B，－IS：U2＝－UH－UH＋UN－UR－U0 －B，－IS：U3＝ UH＋UE－UN－UR－U0 －B，＋IS：U4＝－UH－UE－UN＋UR＋U0 然后求U1，U2，U3，U4的代数平均值得： UH＝1／4〔U1－U2＋U3－U4〕－UE 通过上述测量方法，虽然不能消除所有的副效应，但考虑到UE较小，引入的误差不大，可以忽略不计，因此霍耳效应电压UH可近似为 UH＝1／4〔U1－U2＋U3－U4〕〔19－6〕 不知道是不是同一个版本的书，你看看吧 霍尔效应实验报告〔二〕: 霍尔效应实验报告中的问题讨论该怎么写 用不同材料去做霍尔效应的实验得到的结果是不一样的\x0d比方说采用金属或是溶液就不一样,可以去讨论一下这个问题 霍尔效应实验报告〔三〕: 霍尔效应实验原理 霍尔效应:通有电流的导体或半导体放在与电流方向垂直的磁场中,在垂直于电流和磁场的方向,物体两侧产生电势差的现象.其实可以用左手定那么推出的,
霍尔效应测磁场实验报告(共7篇)
篇一：霍尔元件测磁场实验报告 用霍尔元件测磁场 前言： 霍耳效应是德国物理学家霍耳（a.h.hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。 利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍耳器件，会有更广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。 教学目的： 1. 了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。 2. 掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。 3. 学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。 教学重难点： 1. 霍尔效应 2. 霍尔片载流子类型判定。 实验原理 如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中， 其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（m、n和p、s），径电极m、n 通以直流电流ih，则在p、s极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。 图片已关闭显示，点此查看 假设霍尔片是由n型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极m、n上通过的电流由m极进入，n极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流is的方向相反为v,运动的载流子在磁场b中要受到洛仑兹力fb的作用，fb=ev×b，电子在fb的作用下，在由n→m运动的过程中，同时要向s极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（p极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差vh，即霍尔电势差。薄片中电子在受到fb作用的同时，要受到霍尔电压产生的霍尔电场eh的作用。fh的方向与fb的方向正好相反，eh=vh/b , b是上下侧面之间的距离即薄片的宽度，当fh+fb=0时，电子受力为零达到稳定状态，则有 –eeh +(–ev×b)=0 eh= - v×b 因 v垂直b，故 eh=vb （v是载流子的平均速度）霍尔电压为vh = b eh = bvb。设薄片中电子浓度为n，则 is=nedbv , v=is/nedb。 vh = isb/ned =kh isb 式中比例系数kh = 1/ned，称为霍尔元件的灵敏度。将vh =kh is b改写得 b = vh / kh is 如果我们知道了霍尔电流ih，霍尔电压vh的大小和霍尔元件的灵敏度kh，我们就可以算出磁感应强度b。 实际测量时所测得的电压不只是vh，还包括其他因素带来的附加电压。根据其产生的原因及特点，测量时可用改变is和b的方向的方法，抵消某些因素的影响。例如测量时首先任取某一方向的is和b为正，当改变它们的方向时为负，保持is、b的数值不变，取（is+，
霍尔效应的应用(实验报告)
霍尔效应的应用(实验报告) 引言 霍尔效应是物理学中的一种重要效应，它是指在垂直于电流方向和磁场方向的方向上 施加一定大小的磁场，结果将会出现电势差。霍尔系数指的是磁场大小和电势差之间的比率，该系数可以反映金属内部自由电子的密度和带电载流子运动的速率等参数。 霍尔效应广泛应用于各种领域，如磁场传感器、磁场漫游器、磁性存储器等。在实验 室中，人们经常使用霍尔效应来测量电阻率、磁场强度、材料的类型等物理量。 本实验旨在通过实际操作，深入了解霍尔效应的物理原理、测量方法及其应用，并学 习相关数据的处理与分析方法。 实验原理 当一个电导体被放置于均匀磁场中，电导体内的自由电子受到洛伦兹力的作用而偏转。因此，从一个边缘到另一个边缘的自由电子轨道长度增加，电场强度也相应地增加，从而 导致电势差。这种现象称为霍尔效应。 如图1所示，当一个电导体被放置在均匀磁场中，自由电子的运动路径受到洛伦兹力 的影响，偏向的方向垂直于电流方向和磁场方向。偏转的自由电子会集中在电导体的一侧，另一侧则缺少自由电子。因此，在沿电导体宽度方向施加电场E时，电子从一个侧面流向 另一侧面，在这个过程中，电势差V将出现在电导体的宽度方向上。 当电流$I$通过电导体时，霍尔电势差$V_H$与电流$I$、磁感应强度$B$和材料的霍尔 系数$R_H$之间存在如下关系： $$V_H=R_HB\frac{IB}{d}$$ 其中，$d$为电导体的厚度。 霍尔系数$R_H$可以通过测量电势差$V_H$、电流$I$和磁感应强度$B$来计算。在实验中，通常使用双臂电桥测量$V_H$，从而计算出$R_H$。 实验器材 1. 磁场传感器 2. 电流源 3. 电压表
实验报告霍尔效应
实验报告霍尔效应 一、前言 本实验即为霍尔效应实验，目的为观察材料中的自由电子在磁场中的漂移情况，并通 过测量霍尔电压、磁场强度、电流等参数计算出材料中的载流子浓度、电荷载流子的载流 率和电导率等物理参数，加深对材料物理性质的理解。 二、实验原理 1. 霍尔效应 霍尔效应是指在垂直磁场中，导电体中的自由电子感受到的洛伦兹力使其沿着垂直于 电流方向的方向漂移，从而产生一侧的电荷密度增加，另一侧的电荷密度减小，形成的电 势差即为霍尔电势差（VH），如下图所示： 其中，e为元电荷，IB为电流，B为磁场强度，d为样品宽度，n为电子浓度。 2. 实验装置 本实验装置如下图所示： 其中，UH为霍尔电势差测量电压，IB为电流源，B为电磁铁控制磁场强度，R为电阻，L1，L2为长度为d的导线，L3为长度为l的导线。 3. 实验步骤 （1）将实验装置按照图中所示连接好。 （2）打开电源，调节电流源的电流大小，使其稳定在0.5A左右。 （3）打开电磁铁电源，调节磁场强度大小。 （4）读取测量电压UH值。 （5）更改电流大小、磁场强度等参数进行多次实验重复测量。 三、实验结果 通过多次实验测量，我们得到了以下测量数据： IB/A B/T UH/mV 0.5 0 0
0.5 0.1 6 0.5 0.2 12 0.5 0.3 18 0.5 0.4 24 0.5 0.5 30 四、实验分析 1. 计算样品电子浓度 根据式子：UH=IBBd/ne，可以计算得出样品中电子浓度n，如下表所示： 2. 计算材料电导率 IB/A B/T UH/mV R/Ω J/A.m^-2 E/V.m^-1 σ/(S.m^-1) 0.5 0 0.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+5 0.5 0.1 6.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+5 0.5 0.2 12.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+5 0.5 0.3 18.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+5 0.5 0.4 24.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+5 0.5 0.5 30.22 1.18 4.24E+5 0.64 3.59E+5 3. 计算电子的载流率 通过本实验可以得到如下结论： 1. 随着磁场强度的增加，霍尔电势差也随之增加。 2. 根据测量数据，可以计算出样品中的电子浓度、电导率和电子载流率等物理参数。 3. 实验的结果与理论预期吻合较好，说明霍尔效应是一个可以被精准测量的物理现象。 六、实验中遇到的问题与解决方法 1. 实验中电磁铁的电磁线圈连接不牢，导致磁场波动较大的问题。
霍尔效应实验报告（共8篇）
霍尔效应实验报告（共8篇） 篇一：霍尔效应实验报告 大学 本(专)科实验报告 课程名称：姓名：学院： 系： 专业：年级：学号： 指导教师：成绩：年月日 （实验报告目录） 实验名称 一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器 四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议 霍尔效应实验 一．实验目的和要求： 1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数. 2、测绘霍尔元件的vhis，vhim曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制（工作）电流is、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、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。 5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。 二．实验原理： 1、霍尔效应 霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，从本质上讲，霍尔效应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。 如右图（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（称为控制电流或工作电流），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。 由于洛伦兹力fl的作用，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fe的作用。随着电荷积累量的增加，fe增大，当两力大小相等（方向相反）时，fl=-fe，则电子积累便达到动态平衡。这时在a、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压vh。 设电子按均一速度向图示的x负方向运动，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feeehevh/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，flfe 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isne （2）由（1），（2）两式可得 vhehl 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 率σ=neμ的关系，还可以得到： rh/ （4） 式中为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子
霍尔效应及其参数测定实验报告
霍尔效应及其参数测定实验报告 实验名称：霍尔效应及其参数测定实验报告 实验目的：通过实验掌握霍尔效应的基本原理和参数测定方法， 加深对磁场、电场的理解，提高实验技能。 实验器材：霍尔元件、恒流源、万用表、直流电源、磁铁、电阻箱、导线等。 实验原理：霍尔效应是指在电导体内部，当一定大小的电流通过时，经横向磁场作用，在其两侧出现一定大小的电势差，这种现象称 为霍尔效应。霍尔元件是基于霍尔效应原理制成的传感器，主要用于 磁场测量和电流测量。霍尔元件的输出电压与磁场和电流大小成正比，与样品的电性质和几何尺寸有关。 实验步骤： 1. 将霍尔元件固定在台架上，并接入恒流源; 2. 以恒定电流I驱动霍尔元件，将万用表接入霍尔元件的输出端测量 霍尔电压U； 3. 在磁铁的两端表面间放置待测样品，同时调节磁铁强度使得霍尔电 压U与磁铁强度成线性关系； 4. 更改磁场方向或改变电流大小，分别测量霍尔电压U； 5. 根据实验数据计算出磁场强度B、霍尔电阻Rh等参数。 实验数据处理： 1. 测量不同磁场下的霍尔电压U和电流I，计算出磁场强度B和霍尔电阻Rh的值，并记录于实验记录表中； 2. 在相同的磁场下，测量不同电流时的霍尔电压U，记录于实验记录 表中； 3. 根据测量所得的实验数据，绘制出磁场强度与霍尔电阻的线性图像，并计算出线性方程； 4. 将测量所得的霍尔电压U与电流I绘制成散点图，根据实验数据计 算出电流大小对于霍尔电压影响的线性方程；
5. 根据实验数据得到霍尔系数K=△U/(BHI)，并计算出不确定度； 6. 计算出电子电荷e的大小，并计算出不确定度。 实验结论：通过实验掌握了霍尔效应的原理和参数测定方法，掌握了磁场和电流对霍尔电势差的影响规律，加深了对磁场、电场等物理概念的理解和认识，同时提高了实验技能。
霍尔效应及其参数测定实验报告
霍尔效应及其参数测定实验报告 本实验主要介绍了霍尔效应及其参数测定的实验方法。实验采用霍尔元件通过外磁场产生霍尔电势，从而测定材料的电导率、载流子浓度和载流子迁移率等参数。实验结果表明，霍尔效应可以非常有效地测量半导体材料的电学特性，是一种重要的研究手段。 关键词：霍尔效应，霍尔元件，电导率，载流子浓度，载流子迁移率 一、实验目的 1.了解霍尔效应的基本原理 2.掌握霍尔元件的制备方法 3.掌握霍尔效应参数的测定方法 4.学会使用实验仪器进行实验操作 二、实验原理 霍尔效应是指在磁场中，电流流动的导体中会出现电势差现象。当磁场方向与电流方向垂直时，将产生垂直于两个方向的霍尔电势。这种现象被称为霍尔效应。霍尔电势的大小与电流、磁场及材料的特性有关。 霍尔元件是用于测量霍尔效应的元件。霍尔元件通常由半导体材料制成，其结构为一个平面小矩形，两端连接电极，垂直于平面的方向中心处有一个小孔，可以通过孔内通入磁场。当通入磁场时，材料中的载流子会受到洛伦兹力的作用，使载流子在材料中产生偏移，从而导致霍尔电势的产生。
通过测量霍尔电势的大小以及施加磁场的大小和方向，可以确定材料的电导率、载流子浓度和载流子迁移率等参数。 三、实验步骤 1.制备霍尔元件 首先，将半导体材料切割成小片，然后将其表面进行化学处理，以便在其表面上生长一层厚度为几微米的氧化层。接着，将元件在高温下进行烘烤，使氧化层形成一种结构，即霍尔元件的结构。最后在两端连接电极，制成完整的霍尔元件。 2.测量霍尔电势 将霍尔元件放入测量器中，通入一定电流，然后施加一定磁场，记录霍尔电势的大小。 3.测量电阻率 在不施加磁场的情况下，通过测量电流和电压的大小，计算出材料的电阻率。 4.计算载流子浓度和迁移率 通过测量霍尔电势的大小、电阻率和电子电荷数，可以计算出载流子浓度和迁移率等参数。 四、实验结果与分析 通过实验测量，得到了不同条件下的霍尔电势大小和材料的电阻率。通过计算，得到了材料的电导率、载流子浓度和迁移率等参数。 实验结果表明，在一定的磁场和电流条件下，霍尔效应可以非常有效地测量半导体材料的电学特性。同时，通过测量电阻率、载流子
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告 霍尔效应实验报告 摘要：本实验使用霍尔效应的原理，通过搭建传感器电路进行金属材料中电荷载流的测量。实验过程中，我们使用了直流电源、电表、电阻器、霍尔传感器等仪器，通过改变电压和电流使得电流通过金属材料，并通过传感器将荷载流量测量出来。实验结果表明：霍尔电压、霍尔系数和电荷载流的关系符合磁场均匀的霍尔效应定律，为霍尔效应在应用领域提供了重要的理论基础。 关键词：霍尔效应，传感器，电荷载流，磁场均匀。 引言 霍尔效应是指一种在磁场中通过金属材料中电荷载流而产生电压的现象。在许多应用中，霍尔效应已经成为了业界中进行电荷载流测量的关键技术。本实验就是基于这个原理，以实验的方式来研究电荷载流的测量方法。 实验原理 霍尔效应的实验原理是基于一种物理现象：将置于磁场中的导体通过电流。如果将一个带电片通过磁场方向垂直的方向通过电流，我们就能观察到一个新的现象：垂直于磁场方向出现了一个电势差，这个现象就是霍尔效应。在实验中，电势差通常通过使用霍尔传感器来测量，它能够测出垂直于磁场方向的电势差。由此得出结论，磁场和电流是直接关联的。 实验步骤 实验所需材料：霍尔传感器、直流电源、电流表、电示
图、万用表等。 1. 搭建电路 将电阻器和电荷载流的电源相连接，并用万用表检验。 2. 连接传感器 将霍尔传感器连接到电路中，并将传感器的DMM接口连 接到电荷载流的电路中。 3. 测量电势差 将传感器测量结果传输到万用表中，得出霍尔电压。 4. 重复实验 使用不同大小的电荷载流和磁场，多次实验得出结果。 实验结果 在实验中，我们使用不同大小的电荷载流和磁场强度， 测量了不同条件下的霍尔电压值。实验结果表明，霍尔电压、霍尔系数和电荷载流的关系符合磁场均匀的霍尔效应定律，这个结果与相关理论计算的结果符合较好，表明实验的结果较为可靠。 结论 本实验中，我们探索了霍尔效应在测量金属材料中电荷 载流中的应用。通过实验结果，我们发现在磁场均匀的情况下，霍尔电压和电荷载流、磁场强度均是正比例关系，这为我们量化电荷载流的方法提供了重要的理论基础。霍尔效应在现代工业生产中的应用越来越广泛，本实验也为进一步研究和应用该效应提供了重要的参考。
霍尔效应实验报告优秀4篇
霍尔效应实验报告优秀4篇 实验四霍尔效应篇一 实验原理 1．液晶光开关的工作原理 液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。 在未加驱动电压的情况下，来自光源的'自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。 在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。 由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式。 液晶可分为热致液晶与溶致液晶。热致液晶在一定的温度范围内呈现液晶的光学各向异性，溶致液晶是溶质溶于溶剂中形成的液晶。目前用于显示器件的都是热致液晶，它的特性随温度的改变而有一定变化。 2．液晶光开关的电光特性 对于常白模式的液晶，其透射率随外加电压的升高而逐渐降低，在一定电压下达到最低点，此后略有变化。可以根据此电光特性曲线图得出液晶的阈值电压和关断电压。 3．液晶光开关的时间响应特性 加上（或去掉）驱动电压能使液晶的开关状态发生改变，是因为液晶的分子排序发生了改变，这种重新排序需要一定时间，反映在时间响应曲线上，用上升时间τr和下降时间τd 描述。给液晶开关加上一个周期性变化的电压，就可以得到液晶的时间响应曲线，上升时间和下降时间。 上升时间：透过率由10%升到90%所需时间；下降时间：透过率由90%降到10%所需时间。液晶的响应时间越短，显示动态图像的效果越好，这是液晶显示器的重要指标。早期的液晶显示器在这方面逊色于其它显示器，现在通过结构方面的技术改进，已达到很好的效果。 4.液晶光开关的视角特性 液晶光开关的视角特性表示对比度与视角的关系。对比度定义为光开关打开和关断时透射光强度之比，对比度大于5时，可以获得满意的图像，对比度小于2，图像就模糊不清了。 5.液晶光开关构成图像显示矩阵的方法
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告 Introduction The Hall Effect is a phenomenon where a magnetic field applies a force to moving charges that causes them to deflect perpendicular to the direction of current flow within a conductive material. In this experiment, we seek to understand the Hall Effect by measuring the magnetic field of a solenoid and the Hall voltage produced in a conducting material. Experimental Setup We begin by connecting the experimental setup as follows: connect the power supply to the solenoid, allowing a current to flow through it. The solenoid is wrapped around a cylindrical conducting material, with probes attached at either end that measure the Hall voltage produced. A variable resistor is also inserted in the circuit, allowing us to adjust the current flowing through the solenoid. Methodology