實驗十一 用霍爾效應(yīng)法測定螺線管軸向磁感應(yīng)強度分布

1、實驗十一實驗十一用霍爾效應(yīng)法測定螺線管軸向磁感應(yīng)用霍爾效應(yīng)法測定螺線管軸向磁感應(yīng)強度分布強度分布一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?、掌握測試霍爾器件的工作特性；2、學(xué)習(xí)用霍爾效應(yīng)測量磁場的原理和方法；3、學(xué)習(xí)用霍爾器件測繪長直螺線管的軸向磁場分布。二、實驗儀器二、實驗儀器THS型螺線管磁場測定實驗組合儀。三、實驗原理1、霍爾效應(yīng)法測量磁場原理把一半導(dǎo)體薄片放在磁場中，并使片面垂直于磁場方向，如在薄片縱向端面間通以電流，那么，在薄片橫向端面間就產(chǎn)

2、生一電勢差，這種現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢差叫做霍爾電壓，用以產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體片稱為霍爾元件。霍爾效應(yīng)是由于運動的電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用而產(chǎn)生的，如圖(111)所示，當(dāng)電子以速率沿X軸的反方向從霍爾元件的N端面向M端v面運動時，電子所受到的沿Z軸方向、強度為B的磁場的作用力為fB=evB（111）式中e為電子電量的絕對值。fB為電子受到的洛倫茲力，它使電子發(fā)生偏移，從而在霍爾元件的P端面聚積起正電荷，在S端面積聚起負電荷

3、，于是在P、S端面間就形成一個電場EH，稱為霍爾電場?；魻栯妶鲇謱a(chǎn)圖111一面溫度低。于是在P、S之間將產(chǎn)生溫差電壓Vt，它不僅隨I的換向而換向，也隨B的換向而換向。（3）由于工作電流引線的焊點M、N處的電阻不會絕對相等，所以當(dāng)電流I通過時會在M、N處產(chǎn)生不同的焦?fàn)枱?，并因溫差而產(chǎn)生電流，在磁場的作用下，在P、S之間將產(chǎn)生類似于霍爾電壓VH的電壓VP，顯然VP隨B的換向而換向，而與I的換向無關(guān)。（4）由于熱擴散電流中的載流子速率不同，

4、又將在P、S之間引起附加的溫差電壓VS，VS隨B的換向而換向，而與I的換向無關(guān)。綜上所述，在通過霍爾元件的工作電流及外加磁場均為確定的情況下，在P、S兩端測得的電壓V除霍爾電壓VH外，還包括V0、Vt、、Vp及Vs等，即V=VHV0HtVpVs（116）因附加電壓均與工作電流或磁場方向有關(guān)，故可采用改變工作電流方向或磁場方向進行多次測量來消除附加電壓。具體做法如下：第一次測量時VH、V0、Vt、Vp及Vs均取做正值，即I、B時，有：V1

5、=VHV0VtVpVs（117）第二次測量時I不變，B換向，即I、B，則V2=VHV0VtVpVs（118）第三次測量時采取I、B，則V3=VHV0VtVpVs（119）第四次測量采取I、B，則V4=VHV0VtVpVs（1110）由以上四式可得VH=(1111)tVVVVV????)(414321在通常情況下VtVH故將上式改寫成VH=（1112）)(414321VVVV???3、載流長直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度、載流長直螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)