利用霍尔效应测量磁场 【教学目的】 1.使学生了解霍尔电压产生的机制； 2.使学生学会用霍尔元件测量磁场的基本方法 【重点与难点】 重点：霍尔效应产生的原理; 难点：1、霍尔电压的产生机制 ； 2、消除附加效应的方法 【实验内容】 1． 霍尔元件输出特性测量（测绘VH-IS曲线。VH-IM曲线） 2． 测绘螺线管轴线上磁感应强度的分布曲线 【教学方法】 口头讲述、板书、实验演示 【教学过程设计】 1 、 内容的引入： 提问 ： （ 1）、 电荷在磁场中作切割磁力线的运动会受到什么力的作用？这个力会使电荷的运动发生怎样的变化？ （洛伦兹力；圆周运动） （ 2）、什么是霍尔效应？ 霍尔电压是怎样产生的？ （ 见实验原理） 2 、 重点讲解 （一）、实验原理 （1 ）霍尔效应 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的作用而引起的偏转。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电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。如图所示，磁场 B位于 Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿 X 正向通以电流 Is（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流 Is 相反的 X 负向运动。 由于洛仑兹力 f L 作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于 y 轴负方向的 B 侧偏转，并使 B 侧形成电子积累，而相对的 A 侧形成正电荷积累。与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力 f E 的作用。随着电荷积累的增加，f E 增大，当两力大小相等（方向相反）时， f L=－f E，则电子积累便达到动态平衡。这时在 A、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场 EH，相应的电势差称为霍尔电势UH。 设电子按均一速度V ，向图示的 X 负方向运动，在磁场 B 作用下，所受洛仑兹力为： f L=－eV B 式中：e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。 同时，电场作用于电子的力为： f EHHeUeEl 式中：EH 为霍尔电场强度，VH 为霍尔电势，l 为霍尔元件宽度 当达到动态平衡时: f L=－f E V B=UH/l （1） 设霍尔元件宽度为l ，厚度为 d ，载流子浓度为 n ，则霍尔元件的工作电流为 ldVneIs （2） 由(1)、(2)两式可得： dIsBRdIsBnelEUHHH1 （3） 即霍尔电压VH (A、B 间电压)与 Is、B 的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系...
