集成霍尔传感器测螺线管磁场1.ppt

集成霍尔传感器测螺线管磁场 实验目的 测量螺线管励磁电流与霍尔传感器输出电压关系，证明霍尔电势差与磁感应强度成正比。 校准集成霍尔传感器灵敏度。 研究螺线管内磁感应强度的空间分布。 实验原理 如图1所示，若电流I 流过厚度为d 的半导体薄片，且磁感应强度为B 的磁场垂直作用于该半导体，则载流子受到洛伦兹力fB 的作用，其运动方向发生改变而在薄片两个横向面a，b积累电荷，ab之间就产生电势差UH，这种现象称为霍尔效应。UH称为霍尔电势差。 UH的电场EH对载流子产生电场力fE，最终达到fE=fB，UH也就达到一个稳定值。 实验原理 虽然从理论上说在无磁场作用（B=0）时，UH=0，但在实际上往往能测得UH?0，这是由于伴随着霍尔效应产生的各种副效应，以及电极安装的不对称，半导体材料结晶不均匀等引起的电势差。该电势差U0称为剩余电压。在实际应用中，一般是采用电压补偿法消除剩余电压U0，如图2所示。 实验原理 集成化(IC)高灵敏度95A型集成霍尔传感器的结构如图3，由霍尔元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿器组成。该传感器测量时输出信号大；不必考虑剩余电压的影响；在标准状态下(磁感应强度为零时，调节电源电压V+-V-，使输出电压为2.500伏)，传感器的输出电压U与磁感应强度B的关系如图4所示。该关系可表示为： 实验仪器 实验仪器 实验内容 1. 测量集成霍尔传感器的输出电压U与IM的关系。 作U-IM曲线并求斜率?U/?IM。从实验结果说明磁感应强度B与霍尔元件产生的霍尔电势差UH间的关系。 求得?U/?IM，以通电螺线管中心点磁感应强度B的理论值校准该霍尔传感器的灵敏度K。对有限长螺线管，B的理论值为 实验内容 2. 测量通电螺线管内磁感应强度分布 在保持V+和V-电压不变的情况下，把开关K1扳向2，K2断开。集成霍尔传感器处于零磁场条件下，调节2.4-2.6伏电源电压补偿传感器输出的2.500V电压，使数字电压表指示值为0.0mV。其好处是可改用mV表读数提高读数灵敏度。测量通电螺线管内不同位置的传感器的输出电压U1（通正向励磁电流）、U2（通反向励磁电流）。 作B-x关系曲线。在图上标出均匀区范围（包括位置与长度），查验螺线管边缘处的磁感应强度是否等于螺线管中央处的一半。 注意事项 集成霍尔元件的V+和V-极性不能接反，否则将损坏元件。 拆除连接线前应先关闭电源。 仪器应预热10分钟后才能开始测量数据。 * * 可以证明: 故