霍尔效应的应用实验报告

一、目的：

1．霍尔效应原理及霍尔元件相关参数的含义和作用

2．测绘霍尔元件的 VH—Is ，VH— I M曲线，认识霍尔电势差 VH与霍尔元件工作

电流 Is ，磁场应强度 B 及励磁电流 IM 之间的关系。

3．学习利用霍尔效应丈量磁感觉强度 B 及磁场散布。

4．学惯用“对称互换丈量法”除去负效应产生的系统偏差。

二、器械：

1、实验仪：

（1）电磁铁。

（2）样品和样品架。

（3） Is 和 I M 换向开关及 VH 、 Vó 切换开关。

2、测试仪：

（1）两组恒流源。

（2）直流数字电压表。

三、原理：

霍尔效应从实质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而惹起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被拘束在固体资猜中，这类偏转就致使在垂直电

流和磁场方向上产生正负电荷的积聚，进而形成附带的横向电场，即霍尔电场 EH 。如图 15-1 所示的半导体试样，若在 X 方向通以电流 I S ，在 Z 方向加磁场 B ，则在 Y 方向即试样 A-A / 电极双侧就开始齐集异号电荷而产生相应的附带电场。电场的

明显，霍尔电场 EH 是阻挡载流子持续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力 eEH 与洛仑兹力 evB 相等，样品双侧电荷的累积就达到动向均衡，故

		eEH	evB		（1）
此中 EH 为霍尔电场， v 是载流子在电流方向上的均匀漂移速度。
设试样的宽为 b，厚度为 d，载流子浓度为 n ，则
I S nevbd					（ 2）
由（1）、（2）两式可得： VH	EH b	1 ISB		I S B	(3)
由（1）、（2）两式可得： VH	EH b	ne	RH	d	(3)
		ne	d	d

即霍尔电压 VH （ A 、A／电极之间的电压）与 I S B 乘积成正比与试样厚度 d 成

只需测出 VH （伏）以及知道 I S （安）、 B （高斯）和 d （厘米）可按下式计算 RH

I S B

上式中的 10 8 是因为磁感觉强度 B 用电磁单位（高斯）而其余各量均采纳 CGS适用单位而引入。

因为产生霍尔效应的同时，陪伴多种副效应，致使实测的霍尔电场间电压

不等于真切的 VH 值，所以必要想法除去。依据副效应产生的机理，采纳电流和

磁场换向的对称丈量法基本上能把副效应的影响从丈量结果中除去。详细的做

法是 Is 和 B（即 I M）的大小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后，挨次测

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：

(7) R称为霍尔系数，它表现了资料的霍尔效应大小。依据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。

	在应用中， (6)		常以以下形式出现： VBB	KH IB(8)式中
K H	R	1 称为霍尔元件敏捷度， I 称为控制电流。
	d	nqd
	可见，若 I 、KH已知，只需测出霍尔电压			VBB’ ，即可算出磁场 B 的大小；并且
若知载流子种类 (n			型半导体多半载流子为电子， P 型半导体多半载流子为空穴 ),