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霍尔效应与应用设计 严济慈英才班，李豪，U201610230 一、引言 【实验背景】 半导体物理学在近年来迅猛发展，在研究半导体材料的过程中，霍尔系数和电导率的测量显 得尤为重要。通过做实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以帮助我们，可以帮助我们判断 材料的导电类型，载流子的浓度和迁移率。 而且自霍尔效应发现以来，量子理论的研究也逐渐深入，二者的结合让霍尔效应又焕发出新 的光彩。此领域的一些研究也在国际上产生了巨大影响，其中量子霍尔效应于 1985 年获诺贝尔物 理学奖，分数量子霍尔效应于 1998 年获诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 1 掌握一些方法和手段，用于测量半导体材料的电导率，迁移系数，霍尔系数等物理量 2 掌握消除系统误差 （副效应所产生）的实验方法— “对称测量法” 3 在实验过程中，深化对霍尔效应系数的理解，熟悉其基本原理并了解霍尔元件基本结构以及 有关测量仪器。 4 测量一些物理量，如磁感应强度 B 以及磁场分布（利用霍尔效应） 二、实验内容与数据处理 【实验原理】 一、霍尔效应原理 分析单个带电粒子在洛伦兹力和霍尔电场力作用下处于平衡状态可得 eE evB H v 其中 E 称为霍尔电场， 是载流子在电流方向上的平均漂移速度。设试样的宽度为 b， H 厚度为 d，载流子浓度为n，则 q nlbde I nevbd S t t 联立上面两个式子可得 1 I B I B V E  b  S R S H H H ne d d 比例系数R =1/ne 称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。就霍尔器件而言， H R K H 其厚度是一定的，所以实用上采用 H d 来表示器件的灵敏度，K H 称为霍尔灵敏度，单位为 mV/(mA T) 1 n R e 由R 求载流子浓度 n，即 H H 电导率σ 与载流子浓度 n 以及迁移率 之间有如下关系：  ne 即 RH  ，测出 值即可求 。 电导率 可以通过在零磁场下，测量 B 、C 电极间的电位差为VBC ，由下式求得： I L s BC   V S BC 二、副效应的产生及消除方法 不等势电压降 V0