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试验十 霍耳效应
试验目标
1．观察霍耳现象;
2．了解应用霍耳效应测量磁场方法;
3．用电势差计测量霍耳电压及电流, 深入掌握电势差计使用方法．
仪器和用具
霍耳片、 低电势直流电势差计、 标准电池、 光点检流计、 直流稳压电源, 标准电阻、 安培表、 螺线管等．
试验原理

1．霍耳效应
当电流经过一块导体或半导体制成薄片时, 载流子（即电荷携带者）漂移运动方向和它所带电荷正负号相关．若载流子带正电荷, 它漂移运动方向即为电流方向; 若载流子带负电荷, 则它漂移运动方向和电流方向相反．若将这种通有电流半导体薄片置于磁场中, 并使薄片平面垂直于磁场方向, ．因为洛伦兹力作用、 载流子将向薄片侧边积聚．若载流子带正电荷, 它将受到沿方向磁场作用力, , 造成侧有正电荷积累, 从而两侧出现电势差, 且图中点处电势比点高．若载流子带负电荷, , 磁场作用力方向仍沿轴方向, 于是薄片侧将有负电荷积聚, 使图中点电势比点低．这种当电流垂直于外磁场方向经过导体或半导体时, 在垂直于电流和磁场方向, 物体两侧产生电势差现象称为霍耳效应, 出现横向电势差称为霍耳电势差．
当电流方向一定时, 薄片中载流子电荷符号决定了、 两点横向电势差符号．所以, 经过、 两点电势差测定, 能够判定薄片中载流子到底是带正电荷还是带负电荷．试验证实: 大多数金属导体中载流子带负电荷（即电子）; 半导体中载流子有两种, 带正电荷（即空穴）称为型半导体, 而带负电荷（即电子）称为型半导体．
2．霍耳电势差和磁场测量
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在霍耳效应中, 电量为, 垂直磁场漂移速度为载流子, 首先受到磁场力
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作用, 向某一侧面积聚; 其次, 在侧面上积聚电荷将在薄片中形成横向电场, 使载流子又受到电场力
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作用．电场力方向和磁场力方向恰好相反, 它将阻碍电荷向侧面继续积聚, 所以载流子在薄片侧面积聚不会无限止地进行下去．在开始阶段, 电场力比磁场力小, 电荷将继续向侧面积聚．伴随积聚电荷增加, 电场不停增强, 直到载流于所受电场力和磁场力相等, 即
时, 达成一个平衡状态, 载流子不再继续向侧面积聚．此时薄片中横向电场强度为
设薄片宽度为、 则横向电场在、 两点间产生电势差为
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因为
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所以 （）
式中为载流于浓度, 为电流密度, 故