实验十 霍耳效应.doc

实验十霍耳效应
实验目的
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,进一步掌握电势差计的使用方法.
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.
实验原理


当电流通过一块导体或半导体制成的薄片时,载流子(即电荷携带者),它的漂移运动方向即为电流方向;若载流子带负电荷,,并使薄片平面垂直于磁场方向,、,它将受到沿方向的磁场作用力,,导致侧有正电荷积累,从而两侧出现电势差,,,磁场作用力的方向仍沿轴方向,于是薄片的侧将有负电荷积聚,,在垂直于电流和磁场的方向,物体两侧产生电势差的现象称为霍耳效应,出现的横向电势差称为霍耳电势差.
当电流方向一定时,薄片中载流子的电荷符号决定了、,通过、两点电势差的测定,:大多数金属导体中的载流子带负电荷(即电子);半导体中的载流子有两种,带正电荷(即空穴)的称为型半导体,而带负电荷(即电子)的称为型半导体.

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在霍耳效应中,电量为,垂直磁场的漂移速度为的载流子,一方面受到磁场力
()
的作用,向某一侧面积聚;另一方面,在侧面上积聚的电荷将在薄片中形成横向电场,使载流子又受到电场力
()
,它将阻碍电荷向侧面的继续积聚,,电场力比磁场力小,,电场不断增强,直到载流于所受的电场力与磁场力相等,即
时,达到一种平衡状态,
设薄片宽度为、则横向电场在、两点间产生的电势差为
()
因为
,
所以()
式中为载流于浓度,为电流密度,故
()
所以霍耳电势差
()
令
为霍耳系数,则
所以霍耳系数等于
()
由式()、()可得出以下结论:
①载流子若为电子,霍耳系数为负,则,反之载流子为空穴,霍耳系数为正,,磁感应强度、霍耳电势差、样品厚度值,则可求出霍耳系数值,根据的正负可以判别半导体样品导电的类型,型样品小型样品.
②霍耳电势差与载流子浓度成反比,薄片材料的载流于浓度越大(霍耳系数越小),