心，将励磁电流调节至700ｍＡ，相应的磁场值
由实验室给出: B =400 mT d=0.2mm
（2）调节Ｒ2使工作电流从2ｍＡ依次增加至 10ｍＡ，分别测出相应的霍尔电压，将数据填人
表格１中。
由换向开关K4改变ＩH的方向,重复步骤2.
由换向开关Ｋ5改变B的方向,重复步骤2.
励磁电流I=700mA, B =400 mT
f
B
evB
若在Z轴方向加上恒定磁场B，沿负X轴
方向运动的电子就受到洛伦兹力
（２）
fB的方向指向负Y轴，于是，霍耳元件内部的 电子聚积在下方平面。
随着电子向下偏移，上方平面剩余正电荷， 形成Y轴负向的霍耳电压，上下两个平面间具有 电势差VH
静电作用力fH与洛仑兹力fB大小相等时,有
e VH b
evB
实 验目的 Experimental purpose
1.了解产生霍耳效应的机制。 2. 学会用霍耳元件测量磁场及其分布的基本方法。 3. 学会用霍耳效应仪测量霍耳元件的al principle
1.霍耳效应 Hall effect 运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹
【思考题】 1. 什么叫霍尔效应？什么叫霍尔电势差？
什么叫霍尔系数？ 2. 为什么霍尔效应在半导体材料中特别显著？
怎样判别半导体材料的导电类型？
3. 怎样用电位差计来测量霍尔电势差ＶH ？
如何消除热磁效应对测量结果的影响？ 4. 如何确定电磁铁气隙内的磁场分布？ 5. 如何求得霍尔元件的霍尔系数？
IH（mA） 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
V1（＋I，＋B） V2（－I，＋B） V3（－I，－B） V4（＋I，－B）
平均值VH
注意：实验过程中，励磁电流回路最大电流为1A， 工作电流回路电流为10mA，两者相差100倍，因 此必须正确连线，严禁将两个回路接反，产生危
1. 将被测电压接在输入输出端子上（注意极性）。
２.打开电源 当仪器用电池供电时，只需打开面板上的电源开 关；当仪器使用市电供电时，要同时打开仪器后 面的交流开关和面板上的电源开关。
３.mV／C0按键处于抬起状态。
４.将功能转换开关置于“调零”位置，按动↑键3 秒，即可完成调零工作。
５. 测量 将功能转换开关置于“测量”位置，即能通过面 板上的输入输出端钮对外部电压信号进行测量。 既从面板的数字屏幕读取所测电压值，可显示正 负电压值．
Chapter 4 Advanced physics experiment
实验十七 霍尔效应实验
Experiment 17 Hall effect experiment
大连民族学院大学物理实验中心
1879年霍耳在研究载流导体在磁场中受力的 性质时发现了霍耳效应，它是电磁场的基本现象 之一。利用这种现象可以制成各种霍耳器件，特 别是测量器件（测量磁场的特斯拉计） ，现在已 广泛地应用在工业自动化和电子技术中。这种效 应对金属导体并不明显，而对半导体却非常明显 . 演示动画。
再利用式（1）得到
IB
IB
VH bvB end RH d K H IB
（3）
式中ＲH=1/en,称为半导体材料的霍尔系数，
KH =1/end叫做它的灵敏度。当工作电流和磁感应 强度一定时 KH的数值越大，霍耳电压越高。
如果已知霍耳片的灵敏度KH ，只需测出工作电 流I和霍耳电压就可求得B。I的单位一般取为mV，
（2）霍尔元件工作电流回路可控制ＩH的大小和
方向。由直流稳压电流Ｅ2<5V，滑线变阻器Ｒ2， 换向开关K4，毫安表15ｍA及霍尔元件电 流引线组成。
（3）霍尔电压测试回路 可测量ＶH的大小和符
号。由换向开关Ｋ5，直流电位差计Ｐ及霍尔元 件电压引线组成。
2. 测量霍尔元件的灵敏度及霍尔系数
（1）将霍尔元件置于磁场最强的位置即磁场的中
２. 电磁铁
根据电源变压器使用带状铁芯具有体积小和电 磁性能高的特点，采用冷轧电工钢带制成，线圈 用高强度漆色线多层密绕，层间绝缘，导线的绕 向即励磁电流的方向已标明在线圈上，由此可确 定磁场的方向。线圈的两端引线已接到仪器的换 向开关上。
３. 换向开关
UJ33D型数字直流电位差计的使用方法：
UJ33d数字式直流电位差计测量电压的使用方法：
说明：测量时，仪器的数字显示能根据被测电压 的大小，在78mV、625mV、2.5V三个量程上自 动转换，自动使仪器工作在最佳量程，以保证实 现较高的精度.
LM1718A双路直流稳压电源
【实验步骤 Experimental step 】 1. 按图2联接电路，它有三个独立回路。
（1）电磁铁线圈供电回路 可控制的大小和方向。 由直流稳压电源Ｅ1<15V，滑线变阻器Ｒ1，换向 开关K2，直流安培表Ａ(1000mA)及电磁线圈组成。
VH>> VE
VH
V1 V2
V3 4
V4
实验仪器Experimental device
HＬ—４型霍尔效应仪、直流稳压电源、安培 表、滑线变阻器、电位差计等。
仪器介绍Instrument introduction
HL—4型霍尔效应仪 是由霍尔元件，电磁铁及换向开关等组成。
E1、E2—直流稳压电源、A—直流安培表、 mA—毫安表、H—霍耳元件、 T—电磁铁、 R1、R2—滑线电阻器,K2、K4、K5—换向开关
１. 霍尔元件
霍尔元件是由ｎ型半导体材料制成。元件尺 寸为4mm×2mm×0.2mm，元件胶合在白色的绝 缘衬板上，有四条引出线，其中两条为工作电流 极（M、N），两条绿色导线为霍尔电压输出极 （P、S），同时将这四条引线焊接在玻璃丝布板 上，然后引到仪器换向开关上，并以P、S 、M、 N表示。工作电流用稳压电源供电，适当减小工 作电流，以减小热磁效应引起的误差，最大电流 为15.0mA。
工作电流的单位取为mA，磁感应强度单位为T
（特斯拉）， KH的单位即为。
B UH KH I
mV /(mAT )
2. 霍耳效应的误差来源及消除热磁效应附加电势差
(1)爱廷豪森效应VE;(2)能斯脱效应VN;(3)里季一勒杜克效应VRL (4)不等势电势效应V0 采用对称测量法消除可以消除副效应，即分别测量四组不同方向的
力作用而引起偏转就是霍耳效应的实质。
如图１所示:
霍耳元件是由ｎ型半导体材料制成的。其
长为l、宽为ｂ、厚度为ｄ。如果在M、N两端 按图所示加一恒定电流I（沿X轴方向通过霍耳 元件）。并假定电流I是沿X轴负方向以速度运 动的电子构成，电子的电量为-e，自由电子的 浓度为n，
则根据电流强度
的定义，电流I可表示为： I envbd (1)
I和B组合的VH，然后求平均。
(+B，+I ) (+ B，-I ) (-B，-I ) (-B，+I )
V1= VH+V0+VE+VN+VRL V2=-VH-V0-VE+VN+VRL V3=VH-V0+VE-VN-VRL V4=-VH+V0-VE-VN-VRL
VH = ( V1 - V2 + V3 - V4 ) /4 - VE
险和造成不必要的损失！
（3）根据表格１求出ＶH值。再在坐标纸上画出
ＩH (x)～ＶH(y) 图线。
（4）在图线上取两点M1（IH1 ，VH1）与M2（IH2 ，
。
VH2），求出该图线的斜率K=
VH 2 VH 1 IH 2IH1
（5）由ＶH = KHＩＢ =ＫＩ，求出霍尔灵敏度 ＫH ，从而求出霍尔系数ＲH 。