6.
7. 将 I S 、 I M 调节旋钮逆时针方向旋到底，关闭电源，拆除导线，整理仪器。
得分（ ）四、[数据处理和现象记录]（15 分）
1.现象： （1）I S 、I M 换向开关的方向改变时，V H 的符号发生变化。 当 I S 、I M 换向开关方向相同 （ IS 、 I M 符号相异） ，都投向上方或都投向下方时， V H 为负值；换向开关方向相同不同（ I S 、 I M 符号相异）时， V H 为正值。说明霍尔为 N 型半导体。 （2）随着 I M 的变大， VH 也随之增大。 2.数据处理 I S 0.5mA ， B 和 I M 的关系 3.62 KGs A
半导体霍尔电压和霍尔灵敏度的测量
总分（
）评卷人（
）
大学物理实验考试试卷
姓 名： 学 号： 院队别： 完成日期： 实验组别： 时 间： 120 分钟 总 分： 100 分
题目：半导体霍尔电压和霍尔灵敏度的测量 仪器：霍尔效应测试仪、霍尔效应实验装置、数字万用表以及如干导线等。 要求：固定 Is（工作电流） ，取 IM 分别为：0.200，…0.700A，作出 VH
I M 关系曲线；
。 由图求出该半导体器件的霍尔灵敏度 KH（B 与 IM 的关系见线圈上的参数）
得分（ ）一、[实验原理]（20 分）
运动带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起偏转，导致在垂直电流和磁场的方向上产 生正负电荷的聚积， 形成附加的横向电场， 即霍尔电场。 Y A C 电流 I S 沿 X 方向，磁场 B 沿 Z 方向。 霍尔器件的霍尔灵敏度： K H
A 两点之间的电压 V1 、 V2 、 V3 、 V4 ，然后求代数平均值，可得： VH V1 V 2 V3 V 4 4
得分（
）二、[实验仪器]（2 分）
TH-H 型霍尔效应测试仪、TH-H 型霍尔效应实验仪、导线 6 根。
得分（ ）三、[实验步骤]（33 分）
1. 仔细阅读 TH-H 型霍尔效应实验组合仪使用说明书和测试仪上盖的注意事项，连接测试 V H 和 I M 各组连线。 仪和实验仪之间相应的 I S 、 连线都接在单刀双掷开关中间接线柱上。
V1 V2 V3 V4 （ 0.54） 0.54 （-0.62）-0.51 0.58mv 4 4
第 2 页 共 4 页
半导体霍尔电压和霍尔灵敏度的测量
VH 2
V1 V2 V3 V4 （ 1.12） 1.12 （-1.20）-1.18 1.16mv 4 4
l X d IS
VH IS B
VH
v
FE
-e b
Z
Fg
A C
在产生霍尔效应的同时， 伴随着多种副效应产生附 加电压叠加在霍尔电压上，形成系统误差，即：爱廷豪森效应效应、能斯托效应、里纪— 勒社克效应和不等位电势差。根据副效应产生的机理，采用电流和磁场换向的对称测量法， 基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除。具体方法是保持 I S 和 B （即 I M ）的大小 不变， 在设定电流和磁场的正、 负方向后， 依次测量下列四组由不同方向的 I S 和 B 组合的 A 、
IM
（A） 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
V1 mV
I S B
-0.54 -1.12 -1.70 -2.27 -2.85 B
0.54 1.12 1.69 2.27 2.84 3.42
V3 mV
I S B
VH 3
V1 V2 V3 V4 （ 1.70） 1.69 （-1.79）-1.74 1.73mv 4 4 V1 V2 V3 V4 （ 2.27） 2.27 （-2.36）-2.33 2.31mv 4 4 V1 V2 V3 V4 （ 2.85） 2.84 （-2.93）-2.91 2.88mv 4 4 V1 V2 V3 V4 （ 3.43） 3.42 （-3.50）-3.48 3.46mv 4 4
第 1 页 共 4 页
半导体霍尔电压和霍尔灵敏度的测量
2. 3. 4. 5.
[规定：每个单刀双掷开关的左边为正极，用红色导线分别接在测试仪 I S 、V H 和 I M 的红 色接口，另一为负。此时 I S 及 I M 换向开关投向上方时， I S 、 I M 均为正值（即 I S 沿 X 方 向， B 沿 Z 方向） ，反之为负值。] V 实验仪上“ V H 、 切换开关”投向上方，始终保持闭合于 V H 一侧，测试仪上“ V H 、V 功能切换开关”置于 V H 一侧。 将 I S 、 I M 调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电流处于最小。 检查线路无误后，仪器接通电源，预热数分钟后，若 V H 显示不为零，调节 “调零”旋 钮调零，使 V H 显示框显示为“0.00” 。 I S 、 I M 换向开关都投向上方， “测量选择”键弹出，调节 I S 0.5mA ，测量选择”键按
2

0.35 (2.02）（ 0.8748） mV / mA 5.752mV / A 0.1225 0.15167
第 3 页 共 4 页
半导体霍尔电压和霍尔灵敏度的测量
KH
VH VH k I S B I S I M I S
5.752mV / A 0.5mA 3.62 KGs / A 3.178V / A KGs
-0.62 -1.20 -1.79 -2.36 -2.93 -3.50
V 4 mV
I S B
0.61 1.18 1.74 2.33 2.91 3.48
VH
mV
V1 V2 V3 V4 4
-0.58 -1.16 -1.73 -2.31 -2.88 -3.46
VH 1
-0.58 -1.16 -1.73 -2.31 -2.88 -3.46
实验操作（10 分） 报告整洁（5 分）
第 4 页 共 4 页
影响。
得分（ ）六、[原始数据]（10 分）
I S 0.5mA ，B 和 I M 的关系 3.62 KGs
IM
（A） 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
A
V3 mV
I S B
-0.62 -1.20 -1.79 -2.36 -2.93 -3.50
（2）. VH
得分（
I M 关系曲线如右图所示。
）五、[误差分析]（5 分）
1.当实验一段时间后， I S 、 I M 再次取相同的值时， V H 的值与第一次测试时不同。因此霍尔 片发热，温度对结果有影响，不宜实验过长时间。 2.仪器系统误差产生的四种副效应，对称法仍不能消除爱廷豪森效应，也影响测量结果。 3.外界温度对实验带来一定影响。 4.电压浮动，数码显示管精度不够高和数值跳动，产生误差。 5.霍尔片位置可能没处于匀强磁场中，或励磁线圈、铁心对称性不好，霍尔片不完全垂直于 磁场，开关导致换向时，会导致测量值偏差较大。 7.坐标纸格数的精度不够高，作图时又进一步估计影响求解斜率的精确度，对 K H 的值产生
， 0.6 A ，数据分别记录在表格的第一列（ I S ， B ）中。 下，依次调节 I M 0.1A， 每次将 I S 、 I M 调节旋钮逆时针方向旋到底，关闭电源，再分别（1）把 I S 换向开关投向 上方， I M 换向开关投向下方， （2） I S 、 I M 换向开关都投向下方， （3）把 I S 换向开关投 I 0.5mA 重复第 6 步中， I M 的调节，数据分别 向下方， I M 换向开关投向上方，固定 S 记录在表格的第二、三、四列中。
5.75mV / A 0.5mA 3.62 KGs / A 3.177V / A KGs
法二： （回归法）
I M 0.35A ， V H 2.02mv I M V H 0.8748 ， I M 0.1225 ， I M 2 0.15167
2
k
IM V H IM V H IM IM 2
VH 4
VH 5
VH 6
（1）求霍尔灵敏度 由 VH
I M 关系曲线可得： VH
I M 为线性关系，
曲线的斜率 k 为： 法一： （两点式）
k
V H 1.16 (3.46) mV / mA 5.75mV / A IM 0.2 0.6
KH VH VH k I S B I S I M I S
V1 mV
I S B
-0.54 -1.12 -1.70 -2.27 -2.85 -3.43
V 2 mV
I S B
0.54 1.12 1.69 2.27 2.84 3.42
V 4 mV
I S B
0.61 1.18 1.74 2.33 2.91 3.48
VH
V1 V2 V3 V4 mV 4