88分通过霍耳效应测量磁场系别：信息学院姓名：张杭芳学号：PB07210023实验目的：1、学习霍尔效应原理以及有关霍尔器件的知识。2、通过用霍尔元件测量磁场，霍尔元件载流子的类型，计算载流子的浓度和迁移速率；3、了解霍尔效应测试中的各项负效应，学习用“对称测量法”消除其影响。实验原理：1、通过霍尔效应测量磁场(1)霍尔效应装置如图1和图2所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极A、上施加电流I时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力FB的作用，FB=(1)无论载流子是负电荷还是正电荷，FB的方向均沿着x方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片B、两侧产生一个电位差,形成一个电场E。电场使载流子又受到一个与FB方向相反的电场力，(2)其中b为薄片宽度，随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时＝FB，即=(3)这时在B、两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极B、称为霍尔电极。另一方面，射载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度I与u的关系为：(4)由公式（3）和公式（4）能够得到：(5)令，则(6)R称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。在应用中，(6)常以如下形式出现：(7)式中称为霍尔元件灵敏度，I称为控制电流。KH与n和d成反比，则载流子浓度越小，活儿元件越薄，灵敏度越高，这也是半导体制成霍尔元件比金属灵敏度高的原因。本实验中的霍尔元件正是由锗单晶切薄片制成的。由式(7)可见，若I与KH已知，只要测出霍尔电压VBB’，即可算出磁场B的大小；并且若知载流子类型(型半导体多数载流子为电子，P型半导体多数载流子为空穴),则由VBB’的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。由于霍尔效应建立所需时间很短(约s),因此霍尔元件使用交流电或者直流电都可。只是交流电时，得到的霍尔电压也是交变的，I和VBB’应理解为有效值。(2)霍尔效应实验中的负效应①爱延好森效应：实际中载流子迁移速率u服从统计分布规律，速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力，向霍尔电场作用力方向偏转，速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力，向洛伦兹力方向偏转。这样使得一侧告诉载流子较多，相当于温度较高，而另一侧低速载流子较多，相当于温度较低。这种横向温差就是温差电动势VE，这种现象称为爱延好森效应。这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而...
