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1、华南农业年夜学信息软件学院实验陈说之阿布丰王创作时间：二O二一年七月二十九日课程:年夜学物理实验学期：2012-2013第一学期任课老师:*专业班级：* 学号：* 姓名：*评分：实验3霍尔效应的应用一. 实验目的1. 了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对资料要求的知识2. 丈量霍尔元件的曲线，了解霍尔电压与霍尔元件工作电流、直 螺线管的励磁电流之间的系.3. 学习用对称丈量法消除副效应的影响,丈量试样的和曲线.4. 确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率.二. 实验仪器设备TH-H型霍尔实验组合仪由试验仪和测试仪组成1. 实验仪：本实验仪由电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸刀开关、霍尔元件组
2、成.C型电磁铁，给它通以电流发生磁场.二维移动标尺及霍尔元件；霍尔元件是由N型半导体资料制成的，将其固定在二维移动标尺上， 将霍尔元件放入磁铁的缝隙之中,使霍尔元件垂直放置在磁场之 中,在霍尔元件上通以电流，如果这个电流是垂直于磁场方向的话,则在垂直于电流和磁场方向上导体两侧会发生一个电势差 三个双刀双掷闸刀开关分别对励磁电流，工作电流霍尔电压进行 通断和换向控制.右边闸刀控制励磁电流的通断换向.左边闸刀 开关控制工作电流的通断换向.中间闸刀固定不变即指向一侧.2. 测试仪测试仪有两组自力的恒流源，即“输出”为010mA给霍尔元件提 供工作电流的电流源，“输出”为01A为电磁铁提供电流的 励磁
3、电流源.两组电流源相互自力.两路输出电流年夜小均连续 可调,其值可通过“丈量选择”键由同一数字电流表进行丈量, 向里按“丈量选择”测，放出键来测.电流源上有Is调节旋钮 和Im调节旋钮.直流数字电压表用于丈量霍尔电压,本实验只读霍尔电压、所以将 中间闸刀开关拨向上面即可.当显示屏上的数字前呈现“一” 号时,暗示被测电压极性为负值.三. 实验的基本构思和原理霍尔效应从实质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力 作用而引起的偏转.由于带电粒子（电子或空穴）被约束在固体资 料中,这种偏转就招致在垂直电流和磁场方向上发生正负电荷的聚 集,从而形成附加的横向电场，即霍尔电场.然而在发生霍尔效应的 同时，
4、因伴着多种副效应，以致实验测得的两极之间的电压其实不 即是真的值，而是包括着各种副效应引起的附加电压，因此必需设 法消除.根据副效应发生的机理可知,采纳电流和磁场换向的所谓 对称丈量法,基本上能够把副效应的影响从丈量的结果中消除具 体做法是和年夜小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后,依次 丈量由下列四组分歧方向的和组合的两点之间的电压 V1,V2,V,.V4,即+Is,+B,V1+Is,-B,V2-Is,-B,V3-Is,+B,V4,然后求上述四组数据V1,V2,V3,V4的代数平均值,可得 Vh=(V1V2+V3V4)/4通过对称丈量法求得的Vh,虽然还存在个别无法消除的副效应，但 其引入
5、的误差甚小，可以不计.四. 实验基本步伐(1) 按连接测试仪和实验仪之间相应的I s、V s和I m各组 连线,I s及Im换向开关投向上方，标明I s及Im均为正值，反 之为负值V h、Vo切换开关投向上方测Vh,投向下方测Vo.(2) 对测试仪进行调零将测试仪的两个调节旋钮均置零位,待开机 数分钟后若V h,显示不为零，可通过面板左下方小孔的“调零” 电位器实现调零，即“0. .00“.(3) 测绘切换Vh-值.将开关“V h、Vo ”投向V h测，测试仪的 功能切换置Vh,坚持Im值不变，测绘Vh-Is曲线.测绘Vh-Im值.实验仪及试验仪各开关位置同上.坚持半导体的电流I s不变，测绘
6、Vh-Im曲线.(5) 丈量Vo值.将切换开关“V h、Vo ”投向v o测，在零磁场 下，取 I s=2.00mA，丈量 Vo.(6) 确定样品的导电类型.将实验仪三组双刀开关均投向上方,毫伏 表丈量电压为Vaa，取I s=2.00mA,-,Im=0.6A，丈量V h年夜小及极性，判断样品导 电类型.(7) 求样品R h ,n,o,u值.五. 实验数据记录及处置绘制Vh-Is曲线数据表Is(mA)(霍 尔电流)Vh=(V1-V2+V3-V4)/4 (mV)+Is,+B,+Is,-B,-Is,-B,-Is,+B,1.00-4.784.18-4.274.284.381.50-7.036.38-6
7、.896.526.712.00-9.278.56-9.088.768.922.50-11.5510.80-11.3211.0411.183.00-13.8013.00-13.5113.2913.404.00-17.9117.39-18.2917.7817.84其中电流范围：Im=0.6A； Is=1.004.00mA绘制Vh-Im曲线数据表曰(A)(励磁电 流)回回Vh=(V1-V2+V3-V4)/4 (mV)+Is,+B,+Is,-B,-Is,-B,-Is,+B,0.300-7.046.26-6.766.546.650.400-9.388.52-9.038.828.940.500-11.54
8、10.74-11.2411.0911.150.600-13.8412.97-13.4813.2713,.390.700-16.0015.21-15.7215.5215.610.800-18.2317.44-17.9517.7317.84其 中 电 流 范 围： Is=3.00mA；Im=0.3000.800A.Vo=1mv,d=0.5mm,由表画出V hIm关系线：由表画出V h I s关系线：相关数据计算 R h= (Vh*d) /(I s*B)=106*10-2(M.V)/(A.T)u=|Rh|o=?.n=1/|Rh|e=6.4*10 (20)(m-3)o=l*I/(S*U)二？五. 实验
9、结论：1. 当励磁电流曰=0时,霍尔电压不为0,且随着霍尔电流的增加 而增加，通过作图发现二者满足线性关系.说明在霍尔元件内 存在一不等位电压，这是由于丈量霍尔电压的两条接线没有在 同一个等势面上造成的.2. 当励磁电流坚持恒定,改变霍尔电流时,丈量获得的霍尔电压 随霍尔电流的增加而增加，通过作图发现二者之间满足线性关 系.3. 当霍尔电压坚持恒定，改变励磁电流时，丈量获得的霍尔电压 随励磁电流的增加而增加，通过作图发现二者之间也满足线性 关系六. 注意事项：1. 不要带电接线，中间改变电路时，一定要先关闭电源，再连接 电路.2. 实验完成后要整理实验仪器,先关闭电源,再将电线拆下，捋 好后放在实验仪器的右侧.3. 仪器开机前应将曰、叮调节旋钮逆时针方向旋究竟，使其输出电流趋于最小，然后再开机关机前，应将、叮调节旋钮逆 时针方向旋究竟,然后切断电源4. 电源开机后预热几分钟，即可进行实验.5. 在实验过程中试验仪的印开关应至始至终坚持闭合，否则会 为“1”或数字跳动现象.6. 改变曰或霍尔元件过程应断开试验仪上的换向开关以防长 时间通电而发热,招致霍尔元件升温影响实验结果.时间：二O二一年七月二十九日
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