霍爾效應實驗中為什麼會出現副效應?為什麼可以通過「對稱法」測

時間 2021-08-11 16:09:01

1樓:月似當時

霍爾片內部的快慢載流子向不同方向偏轉,動能轉化為熱能,使x方向兩側產生溫度差,因此霍爾電極和樣品間形成熱電偶,在電極間產生溫差電動勢,出現副效應。採用電流和磁場換向的對稱測量法,基本上能夠把副效應的影響從測量的結果中消除。

當電流垂直於外磁場通過半導體時,載流子發生偏轉,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應。

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在現代汽車上廣泛應用的霍爾器件有:在分電器上作訊號感測器、abs系統中的速度感測器、汽車速度表和里程錶、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度感測器、各種開關,等等。

例如汽車點火系統,設計者將霍爾感測器放在分電器內取代機械斷電器,用作點火脈衝發生器。這種霍爾式點火脈衝發生器隨著轉速變化的磁場在帶電的半導體層內產生脈衝電壓,控制電控單元(ecu)的初級電流。

相對於機械斷電器而言,霍爾式點火脈衝發生器無磨損免維護,能夠適應惡劣的工作環境,還能精確地控制點火正時,能夠較大幅度提高發動機的效能,具有明顯的優勢。

用作汽車開關電路上的功率霍爾電路,具有抑制電磁干擾的作用。許多人都知道,轎車的自動化程度越高,微電子電路越多,就越怕電磁干擾。

而在汽車上有許多燈具和電器件,尤其是功率較大的前照燈、空調電機和雨刮器電機在開關時會產生浪湧電流,使機械式開關觸點產生電弧,產生較大的電磁干擾訊號。採用功率霍爾開關電路可以減小這些現象。

2樓:匿名使用者

因為電力系統中各類電力負荷隨時間變化的曲線。是排程電力系統的電力和進行電力系統規劃的依據。電力系統的負荷涉及廣大地區的各類使用者,每個使用者的用電情況很不相同。

且事先無法確知在什麼時間、什麼地點、增加哪一類負荷。因此,電力系統的負荷變化帶有隨機性。人們用負荷曲線記述負荷隨時間變化的情況,並據此研究負荷變化的規律性。

1、如果樣品是n型,載流子是電子,如果樣品是p型,載流子是空穴;

2、磁場偏離霍爾元件法向,則霍爾元件測量到的磁場為bcos(cita),其中b為磁場,cita為法向與磁場之間的夾角。

旋轉通電工作的霍爾元件直至其輸出電壓達到最大值。

半導體樣品,若在x方向通以電流 ,在z方向加磁場 ,則在y方向即樣品a、a′電極兩側就開始聚積異號電荷而產生相應的電場 ,電場的指向取決於樣品的導電型別。

顯然,當載流子所受的橫向電場力 時電荷不斷聚積,電場不斷加強,直到 樣品兩側電荷的積累就達到平衡,即樣品a、a′間形成了穩定的電勢差(霍爾電壓) 。

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本質:固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發生偏移,並在材料兩側產生電荷積累,形成垂直於電流方向的電場,最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側建立起一個穩定的電勢差即霍爾電壓。

正交電場和電流強度與磁場強度的乘積之比就是霍爾係數。平行電場和電流強度之比就是電阻率。大量的研究揭示:參加材料導電過程的不僅有帶負電的電子,還有帶正電的空穴。

大學物理實驗霍爾效應對稱測量法無法消除的副效應有哪些

3樓:清溪看世界

1、厄廷好森效應所引起的電位差ue是指由於載流子實際上是以不同的速度在平行於x軸的方向上運動著,因此在磁場作用下,大於或小於平均速度的載流子在洛侖茲力和霍爾電場力的共同作用下,向y軸的正向或反向兩側偏轉,其動能在霍爾片兩側轉化為熱能,結果在1和2兩點間產生溫差,從而出現溫差電動勢ue。

2、能斯脫效應所引起的電位差un是指由於連線點3、4處的接觸電阻可能不同,或由於電極、半導體材料不同而產生不同的焦耳熱,使得電極3和4兩點的溫度不同,從而引起載流子在方向的運動產生熱流,它在磁場作用下在1和2兩點間產生電位差un。

3、裡紀-勒杜克效應所引起的電位差ur是指由於上述熱流中的載流子的速度各不相同,在磁場作用下也會使1和2兩點間出現溫差電動勢ur。同樣,若只考慮3、4處接觸電阻差異而產生的熱流,則ur的方向只與b的方向有關。

4、不等位效應所引起的電位差u0是指由於製作上的困難,1、2兩點不可能恰好處在同一條等位線上,因而只要樣品中有電流通過,即使磁場b不存在,1與2兩點之間也會出現電位差u0。u0的正負號只與工作電流的方向有關。嚴格的說,u0的大小在磁場不同時也略有不同。

5、實際測量時,由於儀表調整的狀態,以及儀器電壓受到雜散電磁場和電源地線的影響,電壓表會有附加電壓us。us是與電流方向和磁場方向無關的量。

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霍爾效應的發展:

霍爾效應是磁電效應的一種,後來發現半導體、導電流體等也有這種效應,而半導體的霍爾效應比金屬強得多。通過霍爾效應實驗測定的霍爾係數,能夠判斷半導體材料的導電型別、載流子濃度及載流子遷移率等重要引數。

如今霍爾效應不但是測定半導體材料電學引數的主要手段,而且利用該效應制成的霍爾器件已廣泛用於非電量的測量、自動控制和資訊處理等方面。在工業生產要求自動檢測和控制的今天,作為敏感元件之一的霍爾器件,將有更廣泛的應用前景。

霍爾效應中用什麼方法消除uh中的副效應的影響,並簡述其原理?

4樓:

對稱測量方法或叫抵消法,即改變is和磁場b的方向加以消除和減小副效應的影響。在規定了電流is和磁場b正、反方向後,可以測量出由下列四組不同方向的is和b組合的電壓。即:

+b,+is:u1= uh+ue+un+ur+u0+b,-is:u2=-uh-uh+un-ur-u0-b,-is:

u3= uh+ue-un-ur-u0-b,+is:u4=-uh-ue-un+ur+u0然後求u1,u2,u3,u4的代數平均值得:

uh=1/4(u1-u2+u3-u4)-ue通過上述測量方法,雖然不能消除所有的副效應,但考慮到ue較小,引入的誤差不大,可以忽略不計,因此霍耳效應電壓uh可近似為

uh=1/4(u1-u2+u3-u4)

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