2023年霍尔效应实验报告.docx

霍尔效应实验报告 　　以下是办公室小编给大家整理收集的霍尔效应实验报告，仅供参考。 霍尔效应实验报告1　　实验内容: 　　1. 保持 不变，使Im从0.50到4.50变化测量VH. 　　可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。在规定电流和磁场正反方向后，分别测量以下四组不同方向的IS和B组合的VH,即 　　+B， +I 　　VH=V1 　　—B， + 　　VH=-V2 　　—B， —I 　　VH=V3 　　+B， -I 　　VH=-V4 　　VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/4 　　0.50 　　1.60 　　1.00 　　3.20 　　1.50 　　4.79 　　2.00 　　6.90 　　2.50 　　7.98 　　3.00 　　9.55 　　3.50 　　11.17 　　4.00 　　12.73 　　4.50 　　14.34 　　画出线形拟合直线图： 　　Parameter Value Error 　　------------------------------------------------------------ 　　A 0.11556 0.13364 　　B 3.16533 0.0475 　　------------------------------------------------------------ 　　R SD N P 　　------------------------------------------------------------ 　　0.99921 0.18395 9 霍尔效应实验报告2　　一、实验名称: 霍尔效应原理及其应用 　　二、实验目的: 　　1、了解霍尔效应产生原理; 　　2、测量霍尔元件的 、 曲线，了解霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间的关系; 　　3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度 及分布; 　　4、学习用对称交换测量法(异号法)消除负效应产生的系统误差。 　　三、仪器用具:YX-04型霍尔效应实验仪(仪器资产编号) 　　四、实验原理: 　　1、霍尔效应现象及物理解释 　　霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 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于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。对于图1所示。 　　半导体样品，假设在x方向通以电流 ，在z方向加磁场 ，那么在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场 ，电场的指向取决于样品的导电类型。显然，当载流子所受的横向电场力 时电荷不断聚积，电场不断加强，直到 样品两侧电荷的积累就到达平衡，即样品A、A′间形成了稳定的电势差(霍尔电压) 。 　　设 为霍尔电场， 是载流子在电流方向上的平均漂移速度;样品的宽度为 ，厚度为 ，载流子浓度为 ，那么有: 　　(1-1) 　　因为 ， ，又根据 ，那么 　　(1-2) 　　其中 称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出 、 以及知道 和 ，可按下式计算 : 　　(1-3) 　　(1-4) 　　为霍尔元件灵敏度。根据RH可进一步确定以下参数。 　　(1)由 的符号(霍尔电压的正负)判断样品的导电类型。判别的方法是按图1所示的 和 的方向(即测量中的+ ，+ )，假设测得的 五、 实验内容: 　　测量霍尔元件的 、 关系; 　　1、将测试仪的“ 调节〞和“ 调节〞旋钮均置零位(即逆时针旋到底)，极性开关选择置“0〞。 　　2、接通电源，电流表显示“0.000〞。有时， 调节电位器或 调节电位器起点不为零，将出现电流表指示末位数不为零，亦属正常。电压表显示“0.0000〞。 　　3、测定 关系。取 =900mA，保持不变;霍尔元件置于螺旋管中点(二维移动尺水平方向14.00cm处与读数零点对齐)。顺时针转动“ 调节〞旋钮， 依次取值为1.00，2.00，…，10.00mA，将 和 极性开关选择置“+〞 和“-〞改变 与 的极性，记录相应的电压表读数 值，填入数据记录表1。 　　4、以 为横坐标， 为纵坐标作 图，并对 曲线作定性讨论。 　　5、测定 关系。取 =10 mA ,保持不变;霍尔元件置于螺旋管中点(二维移动尺水平方向14.00cm处与读数零点对齐)。顺时针转动“ 调节〞旋钮， 依次取值为0，100，200，…，900 mA，将 和 极性开关择置“+〞 和“-〞改变 与 的极性，记录相应的电压表读数 值，填入数据记录表2。 　　6、以 为横坐标， 为纵坐标作 图，并对 曲线作定性讨论。 　　测量长直螺旋管轴向磁感应强度 　　1、取 =10 mA， =900mA。 　　2、移动水平调节螺钉，使霍尔元件在直螺线管中的位置 (水平移动游标尺上读出)，先从14.00cm开始，最后到0cm点。改变 和 极性，记录相应的电压表读数 值，填入数据记录表3，计算出直螺旋管轴向对应位置的磁感应强度 。 　　3、以 为横坐标， 为纵坐标作 图，并对 曲线作定性讨论。 　　4、用公式(1-8)计算长直螺旋管中心的磁感应强度的理论值，并与长直螺旋管中心磁感应强度的测量值 比较，用百分误差的形式表示测量结果。式中 ,其余参数详见仪器铭牌所示。 　　六、 本卷须知: 　　1、为了消除副效应的影响，实验中采用对称测量法，即改变 和 的方向。 　　2、霍尔元件的工作电流引线与霍尔电压引线不能搞错;霍尔元件的工作电流和螺线管的励磁电流要分清，否那么会烧坏霍尔元件。 　　3、实验间隙要断开螺线管的励磁电流 与霍尔元件的工作电流 ，即 和 的极性开关置0位。 　　4、霍耳元件及二维移动尺容易折断、变形，要注意保护，应注意防止挤压、碰撞等，不要用手触摸霍尔元件。 　　七、 数据记录:KH=23.09，N=3150匝，L=280mm,r=13mm 　　表1 关系 ( =900mA) 　　(mV) (mV) (mV) (mV) 　　1.00 0.28 -0.27 0.31 -0.30 0.29 　　2.00 0.59 -0.58 0.63 -0.64 0.61 　　3.00 0.89 -0.87 0.95 -0.96 0.90 　　4.00 1.20 -1.16 1.27 -1.29 1.23 　　5.00 1.49 -1.46 1.59 -1.61 1.54 　　6.00 1.80 -1.77 1.90 -1.93 1.85 　　7.00 2.11 -2.07 2.22 -2.25 2.17 　　8.00 2.41 -2.38 2.65 -2.54 2.47 　　9.00 2.68 -2.69 2.84 -2.87 2.77 　　10.00 2.99 -3.00 3.17 -3.19 3.09 　　表2 关系 ( =10.00mA) 　　(mV) (mV) (mV) (mV) 　　0 -0.10 0.08 0.14 -0.16 0.12 　　100 0.18 -0.20 0.46 -0.47 0.33 　　200 0.52 -0.54 0.80 -0.79 0.66 　　300 0.85 -0.88 1.14 -1.15 1.00 　　400 1.20 -1.22 1.48 -1.49 1.35 　　500 1.54 -1.56 1.82 -1.83 1.69 　　600 1.88 -1.89 2.17 -2.16 2.02 　　700 2.23 -2.24 2.50 -2.51 2.37 　　800 2.56 -2.58 2.84 -2.85 2.71 　　900 2.90 -2.92 3.18 -3.20 3.05 　　表3 关系 =10.00mA， =900mA 　　(mV) (mV) (mV) (mV) B ×10-3T 　　0 0.54 -0.56- 0.73 -0.74 2.88 　　0.5 0.95 -0.99 1.17 -1.18 4.64 　　1.0 1.55 -1.58 1.80 -1.75 7.23 　　2.0 2.33 2.37- 2.88 -2.52 10.57 　　4.0 2.74 -2.79 2.96 -2.94 12.30 　　6.0 2.88 -2.92 3.09 -3.08 12.90 　　8.0 2.91 -2.95 3.13 -3.11 13.10 　　10.0 2.92 -2.96 3.13 -3.13 13.10 　　12.0 2.94 -2.99 3.15 -3.06 13.20 　　14.0 2.96 -2.99 3.16 -3.17 13.3 　　八、 数据处理:(作图用坐标纸) 　　九、 实验结果: 　　实验说明:霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间成线性的关系。 　　长直螺旋管轴向磁感应强度: 　　B=UH/KHxIS=1.33x10-2T 　　理论值比较误差为: E=5.3%