山东大学：空间科学与技术教学资源（实验课件）霍尔效应

霍尔效应及其应用空间科学与应用物理系

霍尔效应及其应用 空间科学与应用物理系

实验目的掌握霍尔效应原理学习使用“对称测量法”消除副效应影响的实验方法应用霍尔效应确定样品的导电类型,测定福样品的有关物理参量

实验目的 o 掌握霍尔效应原理 o 学习使用“对称测量法”消除副效应影 响的实验方法 o 应用霍尔效应确定样品的导电类型,测定 样品的有关物理参量

实验原理本质上是被约束在固体材料中运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起偏转，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的聚积，从而形成附加的横向电场即霍尔电场。以上描述的这种现象叫做霍尔效应。下面通过受力分析图详细推导并说明实验的理论依据

实验原理 本质上是被约束在固体材料中运动的带电粒 子在磁场中受洛仑兹力作用引起偏转，这种 偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生 正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场， 即霍尔电场。以上描述的这种现象叫做霍尔 效应。 下面通过受力分析图详细推导并说明实验的 理论依据

FC户左图为例---负电荷为载流子（其它条件相同时，N型P型材料所产生的霍尔电场反向）F。=evB(络仑兹力)F=eE=eVH/b(电场力)I, = nevbd =i=l,nebd

左图为例-负电荷为载流子(其它条件相同时，N型P型 材料所产生的霍尔电场反向) F evB(络仑兹力) g = F eE eV b(电场力) E = H = H nebd I I nevbd v s s =  =

其中V.为可测（对称测量法--正负号的约定）的霍尔电压，B可由IM得到。则当达到平衡时（电场力等于络仑兹力）有：I.B1 I,BCSF, = Fe →VH =Hddne因此：V正比于B；；V.正比于I。其中的R.称为霍尔系数，为可测量；K叫霍尔元件的灵敏度。另外通过测量VAc可得电导率：LI,L11PS1VAcbdpα =neμ=μ=Rlo(迁移率)

其中VH为可测（对称测量法-正负号的约定 ）的霍 尔电压，B可由IM得到。则当达到平衡时（电场力等 于络仑兹力）有： K I B d I B R d I B ne F F V H s s H s g = E  H = = = 1 因此：VH正比于B； VH正比于Is 。其中的RH称为霍 尔系数，为可测量；KH叫霍尔元件的灵敏度。另外 通过测量VAC可得电导率： ( ) 1 s AC AC s I V S L R V bd I L = = =  =   ne R (迁移率)  =    = H 

实验内客测绘Vμ---I,关系曲线并求RH测绘Vμ---IM关系曲线并求RH测量VAc并由此计算有关物理参量的值确定样品的导电类型

实验内容 o 测绘VH -Is关系曲线并求RH o 测绘VH -IM关系曲线并求RH o 测量VAC并由此计算有关物理参量的值 o 确定样品的导电类型

实验注意事项必须正确接线，严禁将!M输出接到s输入或VH、V.输出上，否则一旦通电仪器会遭损坏打开电源之前先将IM输出和ls输出调到最小，做完实验后再调回最小测量前先调零VAc的测量必须在无磁场的情况下进行

实验注意事项 ✓ 必须正确接线，严禁将IM输出接到IS输入或 VH 、Vô输出上，否则一旦通电仪器会遭损坏 ✓ 打开电源之前先将IM输出和IS输出调到最小， 做完实验后再调回最小 ✓ 测量前先调零 ✓ VAC的测量必须在无磁场的情况下进行