大学物理实验报告
【实验名称】
霍尔效应
【实验目的】
1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。2．学习用“对称测量法”消除付效应的影响，测量试样的VHIS；和VHIM曲线。3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
【实验仪器】
霍尔效应实验仪
【实验原理】
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子电子或空穴被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图1（a）所示的N型半导体试样，若在X方向通以电流1s，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力
FBevB
（1）
则在Y方向即试样A、A电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍
尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对N型试样，霍尔电场逆Y方向，P
型试样则沿Y方向，有：
IsX、BZ
EHY0
N型
EHY0
P型
显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力eEH与
洛仑兹力eVB相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有
eEHevB
（2）
其中EH为霍尔电场，v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。设试样的宽为b，厚度为d，载流子浓度为
，则
Is
evbd
由（2）、（3）两式可得
VH

EHb
1
e
ISBd

RH
ISBd
（3）（4）
即霍尔电压VH（A、A电极之间的电压）与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。
比例系数
RH

1
e
称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，
fRH
VHdIsB
108
1、由RH的符号或霍尔电压的正、负判断样品的导电类型判断的方法是按图一所示的Is和B的方向，若测得的VHVAA’触f0，即点A
的电位低于点A′的电位则RH为负，样品属N型，反之则为P型。2、由RH求载流子浓度

即
1。应该指出，这个关系式是假定所有的载流子都具有相同的漂移RHe
速度得到的，严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入3的修正因子（可参8
阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》）。
3、结合电导率的测量，求载流子的迁移率。
电导率与载流子浓度
以及迁移率之间有如下关系：
e
（6）
即RH，通过实验测出值即可求出。
根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率高、
电阻率亦较高）的材料。因RH，就金属导体而言，和均很低，而不
良导体虽高，但极小，
2、测绘VHIM曲线。实验仪及测试仪各开关位置同上。保持Isr