霍尔元件测磁场

大学物理实验第四章提高性实验霍尔元件测磁场1879年，美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力时发现了一种电磁效应，在与电流垂直的方向若存在磁场，则在与电流和磁场都垂直的方向将建立一个电场，这种效应后来被称为霍尔效应。具有霍尔效应功能的元件称为霍尔元件。霍尔元件在测量中具有频率响应宽（从直流到微波）、可靠、无接触、体积小、灵敏度高、稳定性好、使用寿命长和成本低等优点。一般霍尔效应法用于测量磁场。常用的成品仪器是特斯拉计，而利用霍尔效应的传感器则有很多，如防盗报警传感器、位移传感器、接近传感器、角度传感器、计数传感器等。录像机中的主轴稳速控制、一些随身听中的计数器都使用了霍尔传感器。【实验目的】1.掌握霍尔元件的工作特性。2.学习用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。3.学习用霍尔元件测量长直螺线管内轴向磁场分布【实验仪器】螺线管磁场测定实验组合仪、导线【实验原理】通物理实验1.霍尔效应法测量磁场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的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。对于图19.1所示的半导体试样，若在X方向通以电流s,在Z方向加磁场B,则在Y方向，即试样A、A'电极两侧就开始聚积异号电荷，产生相应的附加电场一一霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型。显然，该电场会阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力EH与洛仑兹力下B相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有：eEu=evB(19.1)其中为霍尔电场，下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n,则Is=nevbd(19.2)由(19.1)、(19.2)两式可得=5,b=号=R,号(19.3)ne d191