霍尔效应的应用实验报告
f一、名称：霍尔效应的应用二、目的：
1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用2．测绘霍尔元件的VHIs，VHIM曲线，了解霍尔电势差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．学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。4．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
三、器材：
1、实验仪：
（1）电磁铁。（2）样品和样品架。（3）Is和IM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。
四、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EH。如图151所示的半导体试样，若在X方向通以电流IS，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样AA电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对图所示的N型试样，霍
f尔电场逆Y方向，（b）的P型试样则沿Y方向。即有EHY0N型EHY0P型
显然，霍尔电场EH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，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故
eEHevB
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（1）、（2）两式可得：VH

EHb

1
e
ISBd

RH
ISBd
3
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
d
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。只要测出VH（伏）以及知道IS（安）、B（高斯）和d（厘米）
可按下式计算RH（厘米（4）
3／库仑）：RH＝VHd108
ISB
上式中的108是由于磁感应强度B用电磁单位（高斯）而其它各量均采用CGS实用单位而引入。
由于产生霍尔效应的同时，伴随多种副效应，以致实测的霍尔电场间电压
不等于真实的VH值，因此必需设法消除。根据副效应产生的机理，采用电流和
磁场换向的对称测量法基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。具体的做
法是Is和B（即IM）的大小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后，依次测量由下面四组不同方向的Is和B（即IM）时的V1，V2，V3，V4，
1）IsBV1
f2）IsBV2
3）IsBV3
4）IsBV4
然后求它们的代r