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1、第卷第,期物理实验年月。,霍尔效应中的副效应及其消除方法刘爬丁柳纪虎兰州大学前言速度而载流子受力偏转的结果使电荷在,产近年来霍尔效应在半导体材料测量中两侧积聚形成电场图中设载流子,二,有着广泛的应用霍尔元件的主要用途是负电荷故沿着轴负方向该电。钡」量磁场测量交、直流电路中的电流场还给载流子一个与。反方向电场力,,,产,强度和功率转换信号能把直流电流转表示电场强度表示间的电位差,,换成交流电流对它进行调制可放大直流贝、。或交流信号等对各种物理量进行四则二一一匕竺了、,乘方开方运算在确定纯度材料的补偿、、,度外延异质材料的电学性质高阻率材料当电场力和洛伦兹力达到平衡时有,导电类型的判断及新材料的研
2、究等方面却七书有它独特的作用,设载流子浓度用表示由于电流强度与、一测量原理。的关系为如、、二图所示在一块厚为宽为,,长为的半导体当方向通电流磁场故,沿轴方向电量为的载流子会受到洛一一一一一伦兹力“,令于是‘,式可写为一六、科一一、仄一式中称为霍尔系数由式与,的意义可得出如果载流子带负电荷,霍尔系数为负,“一”,,,则号指型反之霍尔系数为正“”故指型由此可判别材料导电类二。型在实际应用中式可写为、。式中分别为载流子的电量和移动二,二式中测试点处于同一等位线上如此便能消除其一孕一’称为霍尔元件丽互。误差,,灵敏度称为控制电流称为霍尔电爱廷豪森效应当样品在轴方向压二在测量中要求川逮大越好,,通以电流
3、在方向加磁场因电子速度不是,,严格相等的速度快和慢的电子未同时到二、测量电路,达于是在方向的一端比其另一端积累较。“,,。如图为恒流源一多的能量便产生温度△△的大小与电、为高低阻电位差计及检流计系统或数字,流和磁场的乘积成正比所以爱廷豪森效应,一电压表为磁铁及它的电源等,的电压的符号与的乘积有关因该,效应的存在对型半导体比型半导体所测得的电压比实际稍大些。但温度梯度的建,立是需一定时间的由此道理使样品通以,交流电流致使内部的温度梯度来不及产,。生从而可消除其影响里纪一勒杜克效应当样品在方,向有热流通过样品时在方向的磁场作用在一般测量巾都忽略了载流子的速度,。,下而电子速度的分布将在方向产生温度
4、的差异还不考虑各电极与霍尔片之间的,,梯度它与热流的温度梯度及磁场大小成正接触电阻和由它而引起的温升并由此而产。比可看出它类似于爱廷豪森效应故里纪生热流对载流子速度的影响。一勒杜克效应的符号与有关该效应从实际测量得知因样品两端的电流电。,能通过改变磁场方向使反向便可消除极不是理想的欧姆接触它两侧的电位电极,,能斯脱效应当热流通过样品时与半导休不会是同一材料在测试中必然产二,在方向存在温度梯度沿温度梯度而有扩生热电现象及温差电现象由此会引起副效,夕,,散倾向的电子在方向磁场的作用下在应但它们与霍尔效应一样与电流及磁场。方向建立的电位差与磁场大小及热流的有关,。温度梯度成正比因此的符号与有关。、它
5、类似于霍尔效应该效应可通过磁场方向几种副效应的产生与其消除方法使其反向加以消除之。几种副效应的产生,,在一般测量中为消除以上几种副效的由不等位电位差引起的误差若样,,影响需在激磁绕组与样品通以电流及样品不加磁场时使样品通以电流在图中,尹。品波测霍尔电压线路中用三组换向开关改变两点能引起一横向电压该电压是因,。,产磁场及电流方向组合四组电压进行测量为霍尔电压的测试点不在同一等位线,。,一二一一一。,一二一一一。一,二一一一一。,组合以上四式进行运算得,一一,,。,,尸上所引起的在制作时应尽量使两以上各式中。,,为霍尔电压为爱廷豪森磁绕组与样品通以交流电流为交流电压,,,,电压为里纪一一勒杜克电压
6、为表为信号源取掉换向开关即可由,。能斯脱电压为测试点不在同一等位线于霍尔效应的建立所需时间较短大约在。“‘““’‘,。上所生零位电压一内便可用直流或交流,,,从式知改变电流与磁场方向可若拄制电流用烦率为。的交流电于是,。,。。消除及的影响但不能消去二,则,·一·。经我们反复测试一般能引进约的。,误在一些文献中认为的影响比较小。,差故也是交变的这时式仍可使用可忽略我们认为需采用一定的方法去消除就式中的和应理解为有效值而它的影响才算正确二二竺用直流与交流消除几种副效应的具。体方法,、,。用直流测量时动作快使样品在电其中都是直流项而是常数,流改变方向时由拍尔帖效应引起的温度来是时间常数它依赖于被测材
7、料的性质如,,不及改变方向时已测量完毕故热流方向就果频率较高时能把降低到所期望的那,。不会改变此时和的符号只取决于磁样小用这种方法能把和从所有项中分。,场等出来而用不着花费较多的时间对电流和磁,,用交流方法测呈时可减少在场换向同样能得到式所描述的结果,,的测量中的影响只不过在图中激收稿日期年月日上接第页,三尤小的小磁块一块上面固定长约厘米,火自纸七左右的小铁钉再将这些小磁铁块吸附在敷图点,有铁片的
