实验十霍耳效应的研究.ppt

实验十 霍耳效应的研究,霍耳元件因其体积小，使用简便，测量准确度高，可测量交、直流磁场等优点，得到了广泛的应用。配以其他装置可用于位置、位移、转速、角度等物理量的测量和自动控制。 本实验要求学习者深入了解霍耳效应的基本原理；学会霍耳元件灵敏度的测量方法；应用霍耳元件测量磁场。,【 实 验 目 的 】,1、了解霍耳效应的基本原理，测量霍耳元件的 灵敏度； 2、学会用霍耳元件测量磁感应强度的方法。,【 实 验 原 理 】,【 实 验 原 理 】,【 实 验 原 理 】,3、消除霍耳元件副效应的影响 在实际测量过程中，还会伴随一些热磁副效应，它使所测得的电压不只是UH，还会附加另外一些电压，给测量带来误差。 这些热磁效应有埃廷斯豪森效应，是由于在霍耳片两端有温度差，从而产生温差电动势UE，它与霍耳电流IH、磁场B方向有关；能斯特效应，是由于当热流通过霍耳片（如1，2端）在其两侧（3，4端）会有电动势UN产生，只与磁场B和热流有关；里吉-勒迪克效应，是当热流通过霍耳片时两侧会有温度产生，从而又产生温差电动势UR，它同样与磁场B热场有关。 除了这些热磁副效应外还有不等位电势差U0。它是由于两侧（3，4）的电极不在同一等势面上引起的。当霍耳电流通过1，2端时，即使不加磁场，3和4端也会有电势差U0产生，其方向随电流IH方向而改变。 因此，为了消除副效应的影响，在操作时需要分别改变IH的方向和B的方向，记下四组电势差数据（K1，K2换向开关“上”为正）： 当IH正向，B为正向时，U1= UH+ U0+ UE+ UN+ UR， 当IH负向，B为正向时，U2= -UH- U0-UE+ UN+ UR 当IH负向，B为负向时，U3= UH- U0+UE- UN- UR 当IH正向，B为负向时，U4= -UH+U0-UE- UN- UR 作运算， U1- U2+ U3- U4并取平均值，有 1/4（U1- U2+ U3- U4）= UH+ UE （7） 由于UE方向始终与UH相同，所以换向法不能消除它，但一般UEUH，故可以忽略不计，于是 UH =1/4（U1- U2+ U3- U4） （8） 在实际使用时，上式也可写成 UH1/4（U1U2U3U4） （9） 其中UH符号由霍耳元件是P型，还是N型决定。,【 实 验 仪 器 】,【 实 验 内 容 】,【 实 验 内 容 】,【 注 意 事 项 】,1、仪器应预热15分钟，待电路接线正确，方可进行实验。 2、直流稳流电源（0-500mA）与电磁铁相接，直流稳压电源用于提供霍耳元件工 作电流（0-5mA），相互不能互换。接错时，易将霍耳元件超过工作电流损坏。 3、霍耳元件易碎，引线也易断，不可用手折碰。砷化镓元件通过电流小于5mA， 使用时应细心。 4、电磁铁磁化线圈通电时间不宜过长，否则线圈易发热，影响实验结果。励磁 电流IM不得超过0.5A，用外接其电流电源时须注意。 5、要注意接线时，防止直流稳流源和直流稳压源短路或过载，以免损坏电源。 6、实验时注意不等位效应的观察，设法消除其对测量结果的影响。 7、判断霍耳元件是否为N型半导体，可根据实验电路的电源正负和数字电压表极 性。当已知加在1,3脚两电极间电位差的正负符号，并观测2,4脚实验结果电 极正负。从判断正确中加深对霍耳效应的理解。 8、霍耳元件通过电流IH不得超过5A，磁化电流I M不得超过0.5A，以保证元件