霍尔效应和旋光现象及应用.ppt

霍尔效应和旋光现象及应用第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日【实验目的】研究霍尔效应的基本特性（1）了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识；（2）测绘霍尔元件的和曲线；（3）确定霍尔元件的导电类型，测量其霍尔系数、载流子浓度以及迁移率。第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日【实验原理】1．霍尔效应

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方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。（a）（b）（a）载流子为电子（N型）；（b）载流子为空穴（P型）第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日设试样的宽为b，厚度为d，载流子浓度为n，则：霍尔电场阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力与洛仑兹力相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡。霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日2．如何判断样品的导电类型由的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的方法是按图1所示的和的方向，若测得的即点电位低于点的电位，则为负，样品属N型；反之则为P型。（a）载流子为电子（N型）；（b）载流子为空穴（P型）第5页，共27页，星期日，2025年，2月5日3．霍尔效应与材料性能的关系要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率高、电阻率亦较高）的材料。半导体迁移率高，电阻率适中，是制造霍尔元件较理想的材料，由于电子的迁移率比空穴迁移率大，所于霍尔元件多采用N型材料。霍尔电压的大小与材料的厚度成反比，薄膜型的霍尔元件的输出电压较片状要高得多。第6页，共27页，星期日，2025年，2月5日（1）霍尔电压的测量方法为消除附加电压带来的误差，采用电流和磁场换向的对称测量法。即在规定了电流和磁场正、反方向后，分别测量下列四组【实验方法】第7页，共27页，星期日，2025年，2月5日通过A、C电极进行测量，设Ａ、Ｃ间的距离为l，样品的横截面积为S=bd，流经样品的电流为IS，在零磁场下，若测得A、C间的电位差为（即）由下式可求得：（2）电导率的测量第8页，共27页，星期日，2025年，2月5日【实验仪器】图2霍尔效应实验仪第9页，共27页，星期日，2025年，2月5日第10页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.001.201.401.601.802.00（1）测曲线（）=KGS/A【实验内容及数据处理】第11页，共27页，星期日，2025年，2月5日0.1000.2000.3000.4000.5000.600（2）测曲线()第12页，共27页，星期日，2025年，2月5日第13页，共27页，星期日，2025年，2月5日（3）测电导率0.140.160.18第14页，共27页，星期日，2025年，2月5日（4）求，并判断霍尔元件的导电类型（5）求载流子浓度n（6）求载流子的迁移率时,所用霍尔元件的导电类型是P型，反之为N型。第15页，共27页，星期日，2025年，2月5日注意事项：测试仪开机、关机前将和旋钮逆时针转到底，防止输出电流过大；2.和接线不可颠倒，以防烧坏样品；3.查看时，不宜过大，以