霍尔元件测磁场课件.pptVIP

霍爾元件測磁場實驗目的瞭解霍爾元件測磁場的原理。學會測量各種曲線及樣品的電導率。學習用“對稱測量法”消除附加效應的影響。磁場（T）10-410-610-1010-1410-810-1210-16霍耳器件核磁共振儀SQUID(超導量子隧道干涉儀)器件地球磁場城市雜訊SQUID雜訊肺的磁場腦磁場胎兒磁場心臟磁場1879年美國霍普金斯大學研究院二年級學生霍爾在研究載流導體在磁場中受力的性質時發現：處在磁場中的載流導體，如果磁場方向和電流方向垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上出現橫向電場，這就是霍爾效應。所產生的電場稱霍爾電場，相應的電位差稱霍爾電壓。產生霍爾效應的載流導體、半導體、離子晶體稱霍爾元件。背景介紹實驗原理UHLCHdbISzyvfEfBA霍耳元件原理圖B霍耳元件是一塊矩型半導體薄片，設其長為L寬為b，厚為d，放入磁場中，使磁場方向(z方向）與薄片垂直。x洛倫茲力的大小及方向用加以確定。電場強度為E，方向由C指向H（-y方向)，此電場對載流子的作用力大小為：平衡時，載流子所受的電場力和洛倫茲力相等。即：兩側面的霍爾電壓UH也到一穩定值：設n為半導體片中載流子濃度，則電流（x方向）經代換得：KH稱為霍爾元件的靈敏度，其單位是毫伏/毫安培·千高斯(mV/mA·kGS)。如果霍爾元件的靈敏度已測定，可以用上式計算磁感應強度B，即：其中，IS、UH需用儀錶分別測量。實際測量時測得的值並不只是UH，還包括了其他因素帶來的附加電壓，主要的附加電壓有：1.由於電極位置不對稱產生的電勢差（不等位電勢）U02.霍耳元件伴隨霍耳效應還存在幾種附加效應：1）厄廷豪森（Etinghausen）效應（溫差電效應）UE2）能斯脫（Nernst）效應（熱磁效應）UN3）裏紀-勒杜克（Righi-Leduc）效應（熱磁效應產生的溫差）UR上述四種附加電壓，除UE外其餘都可以通過改變IS或B的方向來消除。本實驗還可以測量霍耳元件的電導率?。霍爾效應實驗儀IS是給霍爾片加電流的換向開關，IM是勵磁電流的換向開關。