ywh霍尔效应及霍尔元器件基本参数测定.ppt

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1、霍尔效应原理及霍尔元件基本参数的测定实验实验10Page961一、实验目的1.了解霍尔效应原理以及霍尔器件对材料的要求2.测元件的霍尔系数、载流子浓度及迁移率3.确定导电类型4.了解对称测量法2二、实验原理31879年,美国物理学家霍尔(E.H.HaLL)发现：BIs⊥BIs为什么出现霍尔电压？运动电荷受磁场力的作用有关4洛伦兹力荷兰物理学者亨德里克·洛伦兹提出。定义：磁场对运动电荷的作用力。运动(v)电荷(q)在磁场(B)中所受到的力（F）。计算洛伦兹力：FB=qvB5洛伦兹力FB=qvB的方向判断：右手定

2、则：四指方向V方向四指弯曲方向B方向大拇指方向确定F方向q正大拇指方向=FB方向q负大拇指反方向=FB方向6霍尔效应霍尔效应：霍尔电压正或负？N型半导体(Negative)：电子为载流子F洛(B)-veB霍尔电压测得霍尔电压为负(negative)ss7测得霍尔电压为正（positive)B霍尔电压P型半导体（positive）：空穴为载流子ss8疑问？霍尔电压可测或可计算？霍尔电压与哪些因素有关？与直流电流有关吗？与磁场有关吗？与元件有关吗？霍尔电压F洛b:霍尔片高度d:霍尔片宽度V1V2ss9霍尔电压F洛

3、b:霍尔片高度d:霍尔片宽度E:电场强度1、霍尔电压(VH=V1-V2):计算霍尔电压：VH=bEP型半导体：空穴为载流子V1V2怎么求电场强度E？可测，可计算？ss10霍尔电压evBeEvBF洛平衡时F洛=Fen载流子数密度霍尔电压V1-V2=bEE=？运动电荷速度v=？V1V2ss11霍尔电压F洛n载流子数密度S=bd为霍尔片截面积d为霍尔片宽度s运动电荷速度v=？霍尔电压VH=bE=bvB霍尔系数RH12问：怎么用可测的VH求霍尔系数RH？霍尔系数：反映霍尔效应强弱；其符号决定于试件中载流子是带正电荷（

4、空穴）或负电荷（电子）。与电流、磁场强度、霍尔片有关？132、求霍尔系数RHB=kIm(k已知，为B与励磁电流Im的转化系数，从测试仪上查出）；所加的励磁电流Im和直流电流Is可知道;d为霍尔片厚度。143、VH-Is关系：直线保持励磁电流IM（可测）不变，则B不变；B=kIM(k已知，为B与IM的转化系数，从测试仪上查出）；d为霍尔片厚度测VH、Is，作VH-Is直线常数测定数据表10-1154、VH-IM关系：直线保持Is（可测）不变；k已知，为B与IM的转化系数；d为霍尔片厚度测VH、IM作VH-IM直

5、线测定数据表10-2常数16如考虑载流子的速度统计分布e=1.6×10-19C5、求载流子浓度n176、求载流子的迁移率电导率µl为已知，为A、C距离；S=bd为霍尔片截面积；零磁场Im=0时，A、C之间的电位差18载流子数密度霍尔效应霍尔电压霍尔电压7、判断N或P型19三、实验仪器20霍尔效应测磁场霍尔元件探头保护罩霍尔效应实验仪2122霍尔效应实验组合仪IM输入Is输入VH/Vσ输出实验仪23四、实验步骤参考讲义注意：开关机前，测试仪上的“IM调节”及“IS调节”旋钮均置于零（逆时针旋到底）。241.连接

6、测试仪与实验仪之间的各组连线page99图10-225红-红连线黑-黑连线IM输入Is输入VH/Vσ输出实验仪26目的消除误差：霍尔元件中的副效应(不等势电压;由温差电效应、热磁效应引起的附加电压)霍尔电压的测量方法：对称测量法分别测量四组不同的A’、A两点的电位差27若“实验仪”约定开关IM（相当于B）、IS向上合为正，则向下合为负。实验仪+B，+IS-B，+IS-B，-IS+B，-ISIM开关向上合向下合向下合向上合IS开关向上合向上合向下合向下合“实验仪”开关方向约定：正负IM输入Is输入282.测绘V

7、H-Is直线按表10-1依次改变Is,测量UH,IM输入Is输入VH/Vσ输出29表10-1：保持Im=0.600A不变，测霍尔电压Is(mA)U1(mV)U2(mV)U3(mV)U4(mV)UH(mV)+B，+IS-B，+IS-B，-IS+B，-IS1.00-3.093.01-2.93.12-3.031.50-4.624.49-4.464.66-4.562.00-6.186.00-5.966.22-6.092.50-7.737.49-7.457.77-7.613.00-9.288.99-8.959.32-9

8、.143.50-10.8210.47-10.4310.86-10.654.00-12.3511.95-11.9112.39-12.15注：读数有正负303.测绘VH-IM直线按表10-2：保持Is=3.00mA不变，依次改变IM,测量霍尔电压31表10-2：保持Is=3.00mA不变，改变IM,测量霍尔电压IM(mA)U1(mV)U2(mV)U3(mV)U4(mV)UH(mV)0.3-4.734.4