怎樣利用霍爾效應測量交變電場 急

時間 2021-08-30 09:28:10

1樓:捷秀利

霍爾效應裝置如圖2.3.1-1和圖2.

3.1-2所示。將一個半導體薄片放在垂直於它的磁場中(b的方向沿z軸方向),當沿y方向的電極a、a』上施加電流i時,薄片內定向移動的載流子(設平均速率為u)受到洛倫茲力fb的作用, fb= q u b (1) 無論載流子是負電荷還是正電荷,fb的方向均沿著x方向,在磁力的作用下,載流子發生偏移,產生電荷積累,從而在薄片b、b』兩側產生一個電位差vbb』,形成一個電場e。

電場使載流子又受到一個與fb方向相反的電場力fe, fe=q e = q vbb』 / b (2) 其中b為薄片寬度,fe隨著電荷累積而增大,當達到穩定狀態時fe=fb,即 q ub = q vbb』 / b (3) 這時在b、b』兩側建立的電場稱為霍爾電場,相應的電壓稱為霍爾電壓,電極b、b』稱為霍爾電極。 另一方面,射載流子濃度為n,薄片厚度為d,則電流強度i與u的關係為: (4) 由(3)和(4)可得到 (5) 另,則 (6) r稱為霍爾係數,它體現了材料的霍爾效應大小。

根據霍爾效應制作的元件稱為霍爾元件。 在應用中,(6)常以如下形式出現: (7) 式中稱為霍爾元件靈敏度,i稱為控制電流。

由式(7)可見,若i、kh已知,只要測出霍爾電壓vbb』,即可算出磁場b的大小;並且若知載流子型別(n型半導體多數載流子為電子,p型半導體多數載流子為空穴),則由vbb』的正負可測出磁場方向,反之,若已知磁場方向,則可判斷載流子型別。 由於霍爾效應建立所需時間很短(10-12~10-14s),因此霍爾元件使用交流電或者直流電都可。指示交流電時,得到的霍爾電壓也是交變的,(7)中的i和vbb』應理解為有效值。

n 霍爾效應實驗中的付效應 在實際應用中,伴隨霍爾效應經常存在其他效應。例如實際中載流子遷移速率u服從統計分佈規律,速度小的載流子受到的洛倫茲力小於霍爾電場作用力,向霍爾電場作用力方向偏轉,速度大的載流子受到磁場作用力大於霍爾電場作用力,向洛倫茲力方向偏轉。這樣使得一側告訴載流子較多,相當於溫度較高,而另一側低速載流子較多,相當於溫度較低。

這種橫向溫差就是溫差電動勢ve,這種現象稱為愛延豪森效應。這種效應建立需要一定時間,如果採用直流電測量時會因此而給霍爾電壓測量帶來誤差,如果採用交流電,則由於交流變化快使得愛延豪森效應來不及建立,可以減小測量誤差。 此外,在使用霍爾元件時還存在不等位電動勢引起的誤差,這是因為霍爾電極b、b』不可能絕對對稱焊在霍爾片兩側產生的。

由於目前生產工藝水平較高,不等位電動勢很小,故一般可以忽略,也可以用一個電位器加以平衡(圖2.3.1-1中電位器r1)。

我們可以通過改變is和磁場b的方向消除大多數付效應。具體說在規定電流和磁場正反方向後,分別測量下列四組不同方向的is和b組合的vbb』,即 +b, +i vbb』=v1 -b, +i vbb』=-v2 -b, -i vbb』=v3 +b, -i vbb』=-v4 然後利用得到霍爾電壓平均值,這樣雖然不能消除所有的付效應,但其引入的誤差不大,可以忽略不計。 電導率測量方法如下圖所示。

設b』c間距離為l,樣品橫截面積為s=bd,流經樣品電流為is,在零磁場下,測得b』c間電壓為vb』c,則

2樓:左以兜

霍爾效應是指當施加的外磁場垂直於半導體中流過的電流時,會在半導體垂直於磁場和電流的方向上產生霍爾電動勢

3樓:小雷帶你漲知識

霍爾效應法測量磁場,這效果看著太驚豔了

怎樣利用霍爾效應測量交變電場?急!

4樓:匿名使用者

霍爾效應裝置如圖2.3.1-1和圖2.3.1-2所示。將一個半導體薄片放在垂直於它的磁場中(b的方向

沿z軸方向),當沿y方向的電極a、a』上施加電流i時,薄片內定向移動的載流子(設平均速率為u)受到洛倫茲力fb的作用,

fb= q u b (1)

無論載流子是負電荷還是正電荷,fb的方向均沿著x方向,在磁力的作用下,載流子發生偏移,產生電荷積累,從而在薄片b、b』兩側產生一個電位差vbb』,形成一個電場e。電場使載流子又受到一個與fb方向相反的電場力fe,

fe=q e = q vbb』 / b (2)

其中b為薄片寬度,fe隨著電荷累積而增大,當達到穩定狀態時fe=fb,即

q ub = q vbb』 / b (3)

這時在b、b』兩側建立的電場稱為霍爾電場,相應的電壓稱為霍爾電壓,電極b、b』稱為霍爾電極。

另一方面,射載流子濃度為n,薄片厚度為d,則電流強度i與u的關係為:

(4)由(3)和(4)可得到

(5)另,則

(6)r稱為霍爾係數,它體現了材料的霍爾效應大小。根據霍爾效應制作的元件稱為霍爾元件。

在應用中,(6)常以如下形式出現:

(7)式中稱為霍爾元件靈敏度,i稱為控制電流。

由式(7)可見,若i、kh已知,只要測出霍爾電壓vbb』,即可算出磁場b的大小;並且若知載流子型別(n型半導體多數載流子為電子,p型半導體多數載流子為空穴),則由vbb』的正負可測出磁場方向,反之,若已知磁場方向,則可判斷載流子型別。

由於霍爾效應建立所需時間很短(10-12~10-14s),因此霍爾元件使用交流電或者直流電都可。指示交流電時,得到的霍爾電壓也是交變的,(7)中的i和vbb』應理解為有效值。

n 霍爾效應實驗中的付效應

在實際應用中,伴隨霍爾效應經常存在其他效應。例如實際中載流子遷移速率u服從統計分佈規律,速度小的載流子受到的洛倫茲力小於霍爾電場作用力,向霍爾電場作用力方向偏轉,速度大的載流子受到磁場作用力大於霍爾電場作用力,向洛倫茲力方向偏轉。這樣使得一側告訴載流子較多,相當於溫度較高,而另一側低速載流子較多,相當於溫度較低。

這種橫向溫差就是溫差電動勢ve,這種現象稱為愛延豪森效應。這種效應建立需要一定時間,如果採用直流電測量時會因此而給霍爾電壓測量帶來誤差,如果採用交流電,則由於交流變化快使得愛延豪森效應來不及建立,可以減小測量誤差。

此外,在使用霍爾元件時還存在不等位電動勢引起的誤差,這是因為霍爾電極b、b』不可能絕對對稱焊在霍爾片兩側產生的。由於目前生產工藝水平較高,不等位電動勢很小,故一般可以忽略,也可以用一個電位器加以平衡(圖2.3.

1-1中電位器r1)。

我們可以通過改變is和磁場b的方向消除大多數付效應。具體說在規定電流和磁場正反方向後,分別測量下列四組不同方向的is和b組合的vbb』,即

+b, +i

vbb』=v1

-b, +i

vbb』=-v2

-b, -i

vbb』=v3

+b, -i

vbb』=-v4

然後利用得到霍爾電壓平均值,這樣雖然不能消除所有的付效應,但其引入的誤差不大,可以忽略不計。

電導率測量方法如下圖所示。設b』c間距離為l,樣品橫截面積為s=bd,流經樣品電流為is,在零磁場下,測得b』c間電壓為vb』c,則

5樓:匿名使用者

霍爾效應是指當施加的外磁場垂直於半導體中流過的電流時,會在半導體垂直於磁場和電流的方向上產生霍爾電動勢

在霍爾效應實驗中,能否用霍爾元件測量交變磁場?

6樓:happy新視野

可以,不過可能在做實驗時比較困難。交變電流產生交變磁場,那麼霍爾電勢的正負就是變化的。副效應的影響也不同。

霍爾片上若通交流電,則電動勢怎麼測?能否用霍爾效應測交變磁場?

7樓:anyway中國

你說bai的霍爾片一般稱霍爾du

元件或者霍爾感測器zhi,霍爾元件包括開關霍爾和線dao性霍爾。版

線性霍爾元件可用於測量權交變磁場。

霍爾元件工作電流為直流電流,但是,霍爾元件可以用於測量交變磁場。

霍爾元件用於檢測交變磁場,霍爾元件輸出交流電動勢,交變電動勢可採用峰值檢波電路、均值檢波電路、真有效值轉換等電路轉變為直流電壓之後測量,也可採用交流數字取樣技術直接取樣,通過數字運算獲取交變電動勢的有效值、頻率等等。

8樓:匿名使用者

電動勢還是脈衝法測量呀。可以應用霍爾效應來測的。如果您覺得正確或者採納的話,麻煩給我好評哦,謝謝。

如何利用霍爾效應測交變磁場

9樓:匿名使用者

霍爾效應是指當固體導體有電流通過,且放置在一個磁場內,導體內的電荷載子受到洛倫茲力而偏向一邊,繼而產生電壓。電場力會平衡洛倫茲力。

電流是由許多移動中的電荷載子(通常為電子)組成。在垂直方向的磁場,會令電子受洛倫茲力。電子的軌跡是曲的。這使得導體的電荷密度不平均,因此產生了一個電壓,稱為霍爾電壓。

量度導體兩邊的電壓,可以測得磁場的強度。

電流是由許多移動中的電荷載子(通常為電子)組成。在垂直方向的磁場,會令電子受洛倫茲力。電子的軌跡是曲的。這使得導體的電荷密度不平均,因此產生了一個電壓,稱為霍爾電壓。

量度導體兩邊的電壓,可以測得磁場的強度。

方便起見,假設導體為一個長方體,長度分別為a,b,d,磁場垂直ab平面。電流經過ad,電流i = nqv(ad),n為電荷密度。設霍爾電壓為vh,導體沿霍爾電壓方向的電場為vh / a。

設磁場強度為b。

qvh / a = qvb

vh / a = bi / (nqad)

vh = bi / (nqd)

10樓:士秀珍叢琴

實驗的方法是通過霍爾效應法測量交變的磁場,直流的也可以測量。

霍爾效應法用半導體材料構成霍爾片作為感測元件,把磁訊號轉換成電訊號,最終測出磁場中各點的磁感應強度。

什麼是霍耳效應,什麼是霍爾效應?高中物理。

在半導體上通以電流並把它放在磁場中,如果磁場與電流的方向相垂直,則在磁場的作用下,載流子 電子或空穴 的運動方向發生偏轉。這樣,在垂直於電流和磁場的方向上就會形成電荷積累,出現電勢差。這一現象稱為霍耳效應。利用霍耳效應可以製成霍耳器件,還可以測量半導體材料的導電型別 載流子濃度和遷移率。霍耳效應是1...

霍爾效應實驗報告預習怎麼寫

實驗報告 霍爾效應 勾天杭pb05210273 4 資料處理 1 保持 im 0.45a 不變,作vh is曲線 注意有效位數的選取 1 3.5 1.55.2325 2 6.9725 2.58.715 3 10.455 3.512.1875 4 13.92 4.515.6575 linear reg...

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

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...