一、霍尔效应实验目的?
霍尔效应实验是指为了解霍尔效应测量磁场原理而进行的实验。
目的
1. 了解霍尔效应测量磁场的原理和方法;
2. 观察磁电效应现象;
3. 学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。
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所产生的。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于电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累,从而形成附加的横向电场。半导体试样,若在方向通以电流,在方向(垂直纸面向外)加磁场,则在方向即试样、电极两侧就开始积累异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。显然,该电场是阻止载流子继续向侧面偏移的。当载流子所受的横向电场力与洛仑兹力相等时,样品两侧电荷的积累就达到平衡。
二、霍尔效应实验的操作方法和步骤?
1.打开电脑,打开霍尔效应仪电源开关,预热10分钟左右。
2.将特测样品夹在样品板上,注意样品放置的中心位置对准”+“号,然后将样品上槽放入测试腔上。
3.打开电脑测试程序,输入测试参数,比如样品名及编号、室温、电流值范围、延迟时间、样品厚度、磁场强度等。点击“MEASUREMENT”开始测量。
4.当程序提示“插入磁铁N——S”时,从标有“N”的一端将磁铁插入测试腔内,然后点击“OK”。反之,当程序提示“插入磁铁S——N”时,从标有“S”的一端将磁铁插入测试腔内,然后点击“OK”。
5.测量完毕后出现“移出磁铁”时,移出磁铁后,点击“OK”。
6.测试完毕。保存并输入实验数据。取出样品,关闭仪器和电脑。撰写实验报告。
三、什么是霍尔效应,霍尔式传感器有哪些特点?
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
霍尔传感器的特点:(与普通互感器比较)
1、 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压,如:直流、交流、脉冲波形等,甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的,它一般只适用于测量50Hz正弦波。
2、 原边电路与副边电路之间完全电绝缘,绝缘电压一般为2KV至12KV,特殊要求可达20KV至50KV。
3、 精度高:在工作温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形的测量。而普通互感器一般精度为3%至5%且适合50Hz正弦波形。
4、 线性度好:优于0.1%。
5、 动态性能好:响应时间小于1μs,跟踪速度di/dt高于50A/μs。
6、 霍尔传感器模块这种优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础。与此相比普通的互感器响应时间为10-12ms,它已不能适应工作控制系统发展的需要。
7、 工作频带宽:在0-100kHz频率范围内精度为1%。在0-5kHz频率范围内精度为0.5%。
8、 测量范围:霍尔传感器模块为系统产品,电流测量可达50KA,电压测量可达6400V。
9、 过载能力强:当原边电流超负荷,模块达到饱和,可自动保护,即使过载电流是额定值的20倍时,模块也不会损坏。 10、 模块尺寸小,重量轻,易于安装,它在系统中不会带来任何损失。 11、 模块的初级与次级之间的“电容”是很弱的,在很多应用中,共模电压的各种影响通常可以忽略,当达到几千伏/μs的高压变化时,模块有自身屏蔽作用。
12、 模块的高灵敏度,使之能够区分在“高分量”上的弱信号,例如:在几百安的直流分量上区分出几毫安的交流分量。
13、 可靠性高:失效率 λ = 0.43 x 10-6 /小时。
14、 抗外磁场干扰能力强:在距模块5-10cm处有一个两倍于工作电流(2Ip)的电流所产生的磁场干扰而引起的误差小于0.5%,这对大多数应用,抗外磁场干扰是足够的,但对很强磁场的干扰要采取适当的措施。
四、霍尔效应实验心得?
通过本次 实验测得的电导率为0.091(1/Ω·m),霍尔系数为6610(m3/C),霍尔元件的载流子类型为N,载流子浓度为0.968(×1021/m3),霍尔元件的迁移率 为601.51(m2/V·s).
心得体会:通过本次实验让我了解到了霍尔效应实验的基本原理。学习了用“对称测量法”消除实验副效应影响的方法。让我对此实验有了更加深入的了解,并且通过此次实验,我意识到真正达到实验的目的,一定要做到理论和实践相结合。