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实验报告--霍尔效应原理及其应用
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物理实验报告
姓名： 专业： 班级： 学号：
实验日期： 2006-09-03一段 实验教室： 5206 指导教师：

一、实验名称： 霍尔效应原理及其应用
二、实验目的：
1、了解霍尔效应产生原理；
2、测量霍尔元件的、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间的关系；
3、学****用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度及分布；
4、学****用对称交换测量法〔异号法〕消除负效应产生的系统误差。
三、仪器用具：YX-04型霍尔效应实验仪〔仪器资产编号〕
四、实验原理：
1、霍尔效应现象及物理解释
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子〔电子或空穴〕被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于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。对于图１所示。
半导体样品，假设在ｘ方向通以电流，在ｚ方向加磁场，那么在ｙ方向即样品Ａ、Ａ′电极两侧就开场聚积异号电荷而产生相应的电场，电场的指向取决于样品的导电类型。显然，当载流子所受的横向电场力
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时电荷不断聚积，电场不断加强，直到样品两侧电荷的积累就到达平衡，即样品Ａ、Ａ′间形成了稳定的电势差〔霍尔电压〕。
设为霍尔电场，是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为，厚度为，载流子浓度为，那么有：
〔1－1〕
因为，，又根据，那么
〔1－2〕
其中称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出、以及知道和，可按下式计算：
〔1－3〕
〔1—4〕
为霍尔元件灵敏度。根据ＲH可进一步确定以下参数。
〔１〕由的符号〔霍尔电压的正负〕判断样品的导电类型。判别的方法是按图１所示的和的方向〔即测量中的＋，＋〕，假设测得的＜０〔即Ａ′的电位低于Ａ的电位〕，那么样品属Ｎ型，反之为Ｐ型。
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〔２〕由求载流子浓度，即。应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有一样的漂移速度得到的。严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入的修正因子〔可参阅黄昆、谢希德著?半导体物理学?〕。
〔３〕结合电导率的测量，求载流子的迁移率。电导率与载流子浓度以及迁移率之间有如下关系：
〔1－5〕
图２　在磁场中的霍尔元件
2、霍尔效应中的副效应及其消除方法
上述推导是从理想情况出发的，实际情况要复杂得多。产生上述霍尔效应的同时还伴随产生四种副效应，使的测量产生系统误差，如图２所示。
〔１〕厄廷好森效应引起的电势差。由于电子实际上并非以同一速度ｖ沿ｙ轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点３的侧面，从而导致３侧面较４侧面集中较多能量高的电子，结果３、４侧面出现温差，产生温差电动势。可以证