93分姓名：姜慧学号：PB07210016专业：六系实验题目：通过霍尔效应测量磁场实验目的：通过霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子的类型，计算载流子的浓度和迁移速率，以及了解霍尔效应测试中的各种负效应以及消除的方法。实验仪器：小磁针，霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱，如下图所示：测试仪由励磁恒流源IM，样品工作恒流源IS，数字电流表，数字毫伏表等组成，仪器面板如下图：实验原理：1.通过霍尔效应测量磁场霍尔效应实验装置如图2.3.1-1和图2.3.1-2所示。将以半导体薄片放在垂直于它的磁场中（B的方向沿z轴方向），当在沿y轴方向的电极A、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）受到洛仑兹力的作用，=quB（1）无论载流子是负电荷还是正电荷，的方向均沿x方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片B、B`两侧产生一个电位差，形成一个电场E。电场时载流子又受一个与方向相反的电场力，=qE=q/b（2）其中b为薄片宽度，随电荷积累增多而增大，当达到稳恒状态时，两个力平衡，=，即quB=q/b（3）这时，在B、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、B`称为霍尔电极。另一方面，设载流子浓度为n，薄片厚度为d，则电流强度I与u的关系为：I=bdnqu或u=（4）由（3）和（4）可得=（5）令=1/（nq），则=（6）式中称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应的大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。在应用中，式（6）常以如下形式出现：=IB（7）式中比例系数，==成为霍尔元件灵敏度，I成为控制电流。从应用上讲越大越好。与载流子浓度n成反比，半导体的载流子浓度远比金属的载流子浓度小，因此用半导体材料制成的霍尔元件灵敏度比较高，另外与d成反比，因此霍尔元件一般都比较薄。由式（7）可见，若I、已知，只要测出霍尔电压，即可算出磁场B的大小；并且若已知载流子的类型，则由正负即可定出待测磁场的方向，这就是利用霍尔元件测磁场的原理。反过来，若已知磁场的方向，则可判断载流子的类型。由于霍尔效应建立所需的时间很短（约--s），因此使用霍尔元件使用交流电或直流电均可。只是使用交流电时，所得的霍尔电压也是交变的，此时式（7）中的I和应理解为有效值。在实际应用中，伴随霍尔效应的还经常存在其他效应。如：①爱延好森效应：由于实际上载流子迁移速度u服从统计分布规律，速度小的载流子受到的洛仑兹力小于霍尔电场的作用力，将向霍尔电...
