实验5-23用霍尔元件测磁场

霍尔效应是磁电效应的一种。当在载流导体的垂直方向上加上磁场，则在与电流和磁场都垂直的方向上将建立一个电场。这一现象是霍尔于1879年发现的。被称为“霍尔效应”。具有这种效应的不仅是金属，还有半导体、导电流体等。而半导体的霍尔效应比金属强得多。半导体霍耳器件在磁测量中应用广泛。它可用来测量强电流、压力、转速、流量、半导体材料参数等，在自动控制等技术中的应用也越来越多。

【实验目的】

1．了解产生霍尔效应的物理过程。

2．学习用霍尔元件测量通电螺线管内部的磁场。

【仪器器材】

HLZ-2型霍尔元件测螺线管磁场仪、UJ37型电位差计、直流安培表、直流毫安表、

直流稳压电源、电阻箱、变阻器等。

【实验原理】

一、霍尔效应原理

霍尔元件是根据霍尔效应原理研制的一种磁电转换元件，是由半导体村料做成的。

如图5-23-1所示，把一块 型（载流子是电子）半导体薄片放在垂直于它的磁场 中，在薄片的四个侧面 、 及 、 ，分别引出两对导线，当沿 、 方向通过电流 时，薄片内定向移动的电子将受到洛仑磁力 的作用，其大小为

（5-23-1）

式中， 为电子的电量， 为磁感应强度， 为电子的移动速度。

电子受力偏转的结果，使得电荷在 、 两侧聚积而形成电场，这个电场又给电子一个与 反方向的电场力 。两侧电荷积累越多， 便越大。当 ＝ 时，电荷的积累达到动态平衡。此时，在薄片 、 之间建立的电场称为霍尔电场，相应的电势差称为霍尔电压 ，这种现象即为霍尔效应。设 、 分别为薄片的宽度和厚度， 为电子浓度，当 ＝ 时

（5-23-2）

又

（5-23-3）

由式（5-23-2）和（5-23-3）可得

（5-23-4）

式中 叫做霍尔元件的霍尔系数。

同理，如果霍尔元件是 型（载流子是空穴）半导体，则 ，其中 为空