霍尔效应的研究 钱瑞杰，13 级物理系 一、引言 近年来，在科研和工业中，霍尔效应被广泛应用于磁场测量。本实验通过使用霍尔传感器了解半导体的霍耳效应，研究霍耳电压与磁场强度、电流之间的关系，了解霍耳效应的各种副效应并学习根据需要抑制或增强各种副效应的方法。 二、实验原理 1、霍尔效应 如图 1 所示，当电流 I 流过厚度为 d 的半导体薄片，因磁场B 垂直作用于该半导体，则电子流方向会因洛伦兹力作用而发生改变，正电荷向 a 侧聚集，负电荷向 b 侧聚集，从而在 a、b 之间形成霍尔电势差HU， HHHRUIBK IBd （1） 其中，HK 为霍尔元件灵敏度， I 、 B 分别为电流强度和磁场强度。 2、霍尔效应中的副效应 （1）不等位电势差U ：由于霍尔元件的材料本身不均匀，以及由于工艺制作时，很难保证将霍尔片的电压输出电极焊接在同一等势面上，因此当电流流过样品时，即使已不加磁场，在电压输出电极之间也会产生一电势差 U ，UIr ，只与电流有关，与磁场无关。 （2）厄 廷 豪 森 效应： 霍尔片内 部 的快 慢 载 流子向不同方向偏 转 ， 动 能 转 化 为热能 ，使 x 方向两 侧产生温 度差，因此霍尔电极和样品间形成热 电偶 ，在电极间产生温 差电动 势EU 。EUIB，其正负、大 小 与 I 、 B 的大 小 和方向有关。 （3）能 斯 托 效应：由于两 个 电流电极与霍尔样品的接触 电阻 不同，样品电流在电极处 产生不同的焦 耳热 ，引起 两 电极间的温 差电动 势，此电动 势又 产生温 差电流（又称热电流）Q，热电流在磁场的作用下将发生偏转，结果在y方向产生附加的电势差NU ，且NUQB，NU 的正、负只与B的方向有关，这一效应称为能斯托效应。 （4）里纪─勒杜克效应：以上谈到的热流Q在磁场作用下，除了在y方向产生电势差外，还由于热流中的载流子的迁移率不同，将在y方向引起样品两侧的温差，此温差在y方向上产生附加温差电动势RUQB，RU 只和B有关，和I无关。 以上副效应会影响霍尔电势差的测量，但是测量时改变I和B的方向可以消除这些附加电势差的影响，具体方法如下： ① 当（+B、+I）时，1HENRUUUUUU ② 当（+B、-I）时，2HENRUUUUUU ③ 当（-B、-I）时，3HENRUUUUUU ④ 当（-B、+I）时，4HENRUUUUUU ① -② +③ -④并取平均值得 123414H...
