利用霍尔元件测磁场

用 霍 尔 元 件 测 磁 场 今 日 问 题 :1、 今 天 的 实 验 内 容 是 什 么 ？2、 为 什 么 要 测 VHIm 关 系 ？ 怎 么 测 ？3、 为 什 么 要 测 VHIS 关 系 ？ 怎 么 测 ？4、 完 成 上 述 实 验 内 容 ， 你 需 要 哪 些 实 验 仪 器 ？5、 长 直 螺 线 管 轴 线 上 的 磁 场 分 布 有 何 特 点 ？怎 样 测 ？ 需 要 测 量 记 录 哪 些 数 据 ， 才 能 测出 磁 感 应 强 度 的 分 布 ？6、 你 怎 么 理 解 “ 对 称 测 量 法 ” 消 除 负 效 应 一 、 实 验 目 的学 习 用 霍 尔 元 件 测 量 长 直 螺 线 管 的 轴 向 磁 场 分 布了 解 产 生 霍 尔 效 应 的 物 理 过 程学 习 “ 对 称 测 量 法 ” 消 除 负 效 应 的 影 响 ， 测 量试 样 的 VH IS 和 VH I 曲 线确 定 试 样 的 导 电 类 型 、 载 流 子 浓 度 以 及 迁 移 率 二 、 实 验 原 理 O yzx IH H IBV K IB nqd 1、 霍 尔 电 动 势 dHV 、 样 品 的 导 电 类 型 vHV ： 霍 尔 电 动 势 HK ： 霍 尔 器 件 的 灵 敏 度1HR nq :材 料 的 霍 尔 系 数N型 ： 电 子 导 电 ， 在 如 图 条 件 下 ， A点 高 于P型 ： 空 穴 导 电 ， 在 如 图 条 件 下 ， 点 高 于 A AA AB 二 、 实 验 原 理 等 位 面电 压 端电 流 端 、 附 加 电 动 势电 热 （ 爱 廷 豪 森 效 应 ）温 差 （ 能 斯 特 效 应 里 纪 勒 杜 克 效 应 ）不 等 电 位 差 （ 零 位 误 差 ）例 如 ： 能 斯 特 （ Nernst） 效 应 引 起 的 V N 的 方 向 仅 与 B 的 方 向 有 关 。 + Is,+B: V1=VH+VN- Is,+B: V2=-VH+VN H HV K IBV1- V22 =VH 对 称 测 量 法 二 、 实 验 原 理 、 霍 尔 元 件 的 参 数（ 1） 迁 移 率 v EHK d 电 导 率/nq 平 均 漂 移 速 率 二 、 实 验 原 理 、 螺 线 管 的 磁 场 1 21 (cos cos )2B nI R1A 2A21 p12 nInI xB H HV K IB 三 、 实 验 仪 器 TH 型 测 试 仪 S 螺 线 管 磁 场H 霍 尔 效 应VH、 VO(mv) IS、 IM(A)功 能 切 换S HI S调 节 IM调 节测 量 选 择IS IMVH、 VO输 入IS输出 IM输出杭 州 天 科 技 术 实 业 有 限 公 司 杭 州 天 煌 电 器 设 备 厂调 零+ +- - TH H霍 尔 效 应 实 验 测 试 仪 三 、 实 验 仪 器 TH H霍 尔 效 应 实 验 组 合 仪Is换 向 I M 换 向VHIs输 入 IM 输 入 电 磁 铁样 品样 品 架x y 调 节 VH输 出实 验 连 线 图 四 、 实 验 内 容 与 步 骤 、 测 量 试 样 的 VH IS 和 VH I 曲 线 ， 确 定 样 品 的 导 电 类 型 、载 流 子 浓 度 以 及 迁 移 率I S/m A V1/m V V2/m V V3/m V V4/m V VH=(V1-V2+V3-V4)/4 /m V+B,+Is -B,+Is -B,-Is +B,-Is1.001.502.002.503.003.504.00（ 1） 实 验 仪 双 刀 开 关 倒 向 “ VH” ， 测 试 仪 功 能 选 择 置 于 “ VH”IM=0.5A,测 绘 VH IS 曲 线 四 、 实 验 内 容 与 步 骤 2、 保 持 IS 的 值 不 变 （ IS =3.00mA） ， 测 绘 曲 线 VHIIM/A V1/m V V2/m V V3/m V V4/m V VH=(V1-V2+V3-V4)/4 /m V+B,+Is -B,+Is -B,-Is +B,-Is0.3000.4000.5000.6000.700 0.800 四 、 实 验 内 容 与 步 骤 （ 3） 实 验 仪 双 刀 开 关 倒 向 “ VO” ， 测 试 仪 功 能 选 择 置 于 “ Vo”在 零 磁 场 下 ， Is=0.2mA,测 量 Vo （ 实 验 中 不 测 这 一 项 ）（ ） 确 定 样 品 的 导 电 类 型 (不 做 )， 并 求 RH , HH SV dR I B 四 、 实 验 内 容 与 步 骤 x1 x2 x V1/m V V2/m V V3/m V V4/m V VH B+B,+Is -B,+Is -B,-Is +B,-Is0.0 0.00.5 0.01.0 0.01.5 0.00.0 、 测 量 螺 线 管 轴 线 上 磁 场 分 布仪 器 特 色 :折 叠 尺 的 应 用 五 、 报 告 要 求2、 做 IMVH曲 线3、 做 ISVH曲 线4、 计 算 按 国 际 单 位 计 算 HH SV dR I B5、 作 螺 线 管 轴 线 上 磁 场 分 布 曲 线1、 原 始 数 据 抄 入 正 文 ,正 确 计 算 VH和 B6、 总 结 实 验 心 得 ,写 出 实 验 结 论7、 回 答 教 材 上 的 问 题 . 数 据 处 理 样 例 数 据 处 理 样 例 3 4 4 1 1310.5 10 5 10 6.6 10 m v m A T4.00 10 3.94 0.5H HH s s H MV d V dR I B I K I 4 3 16.6 10 m 或 C （ 1） 厄 廷 豪 森 （ Eting hausen） 效 应 引 起 的 电 势 差 由 于 电 子 实 际 上 并 非 以 同 一 速 度 v沿 X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 （ ） 能 斯 特 （ Nernst） 效 应 引 起 的 电 势 差 NVNV 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 尔 效 应 类似 ， 该 热 电 流 也 会 在 3、 4点 间 形 成 电 势 差IBVE NV 的 方 向 仅 与 B的 方 向 有 关 。 七 、 阅 读 材 料 RV（ ） 里 纪 勒 杜 克 （ Righi Leduc） 效 应 产 生 的 电 势 差 在 能 斯 特 效 应 的 热 扩 散 电 流 的 载 流 子 由 于 速 度 不同 ， 一 样 具 有 厄 廷 豪 森 效 应 ， 又 会 在 3、 4点 间 形 成 温差 电 动 势的 正 负 仅 与 B的 方 向 有 关 ， 而 与 I 的 方 向 无 关 。 0V（ 4） 不 等 电 势 效 应 引 起 的 电 势 差 由 于 制 造 上 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 此 ， 即 使 未 加 磁 场 ， 当 I流 过 时 ， 3、 4两点 也 会 出 现 电 势 差的 正 负 只 与 电 流 方 向 I有 关 ， 而 与 B 的 方 向 无 关 。