实验8霍尔效应法测量磁场r
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1879年，美国普多金斯大学研究生霍尔，在研究载流导体在磁场中的受力性质时发现，当一电流垂直于外磁场方向流过导体时，在垂直于电流和磁场方向的导体两侧会产生一电势差，后来人们将这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电压。由于半导体的霍尔效应比较明显，因此随着半导体物理学的发展，霍尔效应的应用也日益广泛。目前，使用的半导体材料主要有GaAs、I
Sb、Ge等，用它们制成的霍尔传感器，已在许多类型仪器上使用。根据霍尔效应制成的霍尔元件具有频率响应宽（从直流到微波）、小型、无接触、测量使用寿命长和成本低等优点。其主要缺点是温度影响较显著，但霍尔元件在测试，自动化、计算机和信息技术等方面仍得到极为广泛的应用。用它制成的磁场测量仪器，特斯拉计，测量范围可从100的强磁场到107T的弱磁场，测量精度可从1到001。即可测量直流磁场亦可测量交流磁场，及测量脉冲为ms甚至为us的脉冲磁场。还可用它来制作磁读头、磁罗盘、转速仪和隔离器（在A端输入时，在B端有输出，而从B端输入时，在A端却得不到输出，具有单向传递信息的特点）。但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精确度较低。r
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【实验目的】r
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1．了解霍尔器件的工作特性。r
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2．掌握霍尔器件测量磁场的工作原理。r
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3．用霍尔器件测量长直螺线管的磁场分布。r
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4．考查一对共轴线圈的磁耦合度。r
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【实验仪器】r
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长直螺线管、亥姆霍兹线圈、霍尔效应测磁仪、霍尔传感器等。r
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【实验原理】r
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1．霍尔器件测量磁场的原理r
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图381霍尔效应原理r
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如图381所示，有－N型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L，宽为b，厚为d，其四个侧面各焊有一个电极1、2、3、4。将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流I，电流密度为J，则电子将沿负J方向以速度运动，此电子将受到垂直方向磁场B的洛仑兹力作用，造成电子在半导体薄片的1测积累过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场，该电场对电子的作用力，与反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压叫霍尔电压，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。r
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如果半导体中电流I是稳定而均匀的，则电流密度J的大小为r
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（381）r
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式中b为矩形导体的宽，d为其厚度，则bd为半导体垂直于电流方向的截面积。r
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如果半导体所在范围内，r