霍尔效应实验
【实验目的】1了解霍尔效应实验原理。2测量霍尔电流与霍尔电压之间的关系。3测量励磁电流与霍尔电压之间的关系。4学会用“对称测量法”消除负效应的影响。
【实验仪器】QSH霍尔效应组合仪（电磁铁、霍尔样品、样品架、换向开关和接线柱），小磁针，测试仪。
【实验原理】1通过霍尔效应测量磁场
霍尔效应装置如图1和图2所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中B的方向沿z轴方向，当沿y方向的电极、上施加电流I时，薄片内定向移动的载流子设平均速率为u受到洛伦兹力FB的作用。
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f图1实验装置图（霍尔元件部分）
图2电磁铁气隙中的磁场无论载流子是负电荷还是正电荷，FB的方向均沿着x方向，在洛伦兹力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片、两侧产生一个电位差形成一个电场E。电场使载流子又受到一个与方向相反的电场力，
2
f其中b为薄片宽度，FE随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时＝，即
3这时在、两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极、称为霍尔电极。另一方面，设载流子浓度为
薄片厚度为d则电流强度I与u的关系为：
4由3和4可得到
5
令
则
6
称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。
在应用中，6常以如下形式出现：7
式中
称为霍尔元件灵敏度，I称为控制电流。
由式7可见，若I、已知，只要测出霍尔电压，即可算出
磁场B的大小；并且若知载流子类型
型半导体多数载流子为电
子，P型半导体多数载流子为空穴则由的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。
f由于霍尔效应建立所需时间很短10121014s因此霍尔元件使用交流电或者直流电都可。使用交流电时，得到的霍尔电压也是交变的，7中的I和应理解为有效值。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r