霍尔元件灵敏度的测量

西北工业大学设计性基础物理实验报告班级：11051401 姓名： 日期： 2025.05.27 霍尔元件灵敏度的测量一、实验目的测量置于螺线管中部霍尔元件的灵敏度。二、实验仪器（名称、型号及参数）可调直流双路输出稳压电源一台（E1：0-5V E2：0-20V）数字式万用表（限用直流电流 2mA 量程档）未知阻值的电阻 R0直流多值电阻箱 3 个（只有 R1阻值准确）TH-S 螺线管磁场实验仪单刀单掷开关、导线三、实验原理1. 霍尔效应任何导体中通过电流时，若存在垂直于电流方向的磁场，则导体内部产生与电流和磁场方向都垂直的电场。2. 测量计算方法当霍尔电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔片中载流子不再迁移，霍尔片上下两个平面间会形成霍尔电压，且霍尔电压与电场强度成正比，流过器件的霍尔电流与电子定向运动速度成正比，则 UH=KHISB其中 KH为比例系数，即霍尔元件的灵敏度。3.不等位电位差可以通过取霍尔电压平均值来消除。四、实验内容与方法1、 测量未知电阻 R0、万用表内阻 r如图 1 连接线路，取 U=4V，R1=2KΩ，测量 I1，取下 R0，替换为 R2,，调节数值使万用表读数与前一致，则 R2数值为 R0。如图 2 连接线路，调节 R1=2KΩ，得到 I2；调节 R1’=3KΩ，得到 I3，计算可得 r。2、 测量励磁电流、霍尔电流、霍尔电压如图 3 连接电路，调节 R1=4KΩ，根据等势点，可得励磁电流 IM。如图 4 连接电路，取 R1=200Ω，根据 R1和万用表内阻的比例可得霍尔电流 IS。如图 5 连接电路，将图 4 和图 3 连接到一起，取合适的 R2值使得万用表读数为 0，取R=1Ω 此时 R 两端电压为霍尔电压，使用图 6 电路图得到电流表示数，计算霍尔电压。五、实验数据记录与处理（列表记录数据并写出主要处理过程）图 1：I1=1.845mA R0=9.5Ω图 2：I2=1.847mA I3=1.251mA R1=2000Ω R1’=3000Ω 解方程组得 r=98.99Ω图 3：R1=4000Ω I=0.965mA IM==0.963mA图 4：R1=200Ω I 万=0.698mA Is=0.698+6.98=7.678mA图 5、图 6：R2=13111.5Ω I 万=0.002mA R=R 万98.99Ω U=0.02*98.99=1.98V六、实验分析与讨论1. 霍尔元件电流端电阻数百欧姆，其工作电流不能超过 10mA，以免损坏霍尔元件，应详细计算出各个电路中保护电阻的大概数值之后进行测量。2. 霍尔电极不对称，两极间有附加的不等电位差，应多次测量，取平均值来消除该误差，但是因为实验时间有限，因此只测量一次，存在误差。3. 由于焊点之间接触电阻不同导致焊点之间温度不同，由能斯特方程，会在两板间形成附加的电势差，引起实验误差。