科大奥瑞物理实验——霍尔效应实验

实验名称：霍尔效应实验

1. 实验目的：

1. 了解霍尔效应测量磁场的原理和方法；
2. 观察磁电效应现象；
3. 学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。

2. 实验器材：

QS-H型霍尔效应实验仪
磁针
QS-H型霍尔效应测试仪
双刀开关

3. 实验原理

2.霍尔效应实验中的负效应
在实际应用中，伴随霍尔效应经常存在其他效应。例如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。这样使得一侧高速载流子较多，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，这种现象称为爱廷豪森效应。这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会给霍尔电压测量带来误差，如果采用交流电，则由于交流变化快使得爱廷豪森效应来不及建立，可以减小测量误差。

4. 实验内容与步骤

5. 实验记录

6. 数据处理及误差分析

误差分析
1.系统误差：由于地磁场的存在，会产生一定的系统误差。
2.在霍尔效应产生的同时，会伴随各种其他的效应，如不等位效应、3.埃廷豪森效应、能斯特效应、里纪-勒杜克效应。
随机误差：电流的不稳定，试样厚度d的测量存在随机误差。

7. 思考题及实验小结

1. 若磁场不恰好与霍尔元件片的法线一致，对测量结果有何影响，如何用实验方法判断B与元件法线是否一致？
   答：若磁场的法线不是恰好与霍尔元件的法线一致，则霍尔电压中的磁场B只是外磁场，在霍尔元件的法向方向上的分量，所测Vh偏小，从而所得斜率K也偏小，这会造成霍尔系数Rh偏小。
   实验室中可以缓慢变化霍尔元件的方向，观察其输出电压，电压最大时说明两者方向一致，否则，方向不一致

2. 能否用霍尔元件片测量交变磁场？
   答：依据霍尔效应原理，UH=KHISB 即：霍尔电势差UH与电流Is及磁感应强度B成正比。
   Is为激励电流，是直流电流。KH为灵敏度常数。注意，磁感应强度B是指与激励电流Is方向垂直的磁场分量。
   霍尔电势可以实时反映交变磁场的磁感应强度的大小和极性。

实验小结
1.本次实验学习了用“对称测量法”消除副效应影响
2.根据霍尔电压判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度。