霍尔效应实验的感悟

一、实验名称： 霍尔效应原理及其应用二、实验目的：1、了解霍尔效应产生原理；2、测量霍尔元件的 、 曲线,了解霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间的关系；3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法,测量长直螺旋管轴向磁感应强度 及分布；4、学习用对称交换测量法（异号法）消除负效应产生的系统误差.三、仪器用具：YX-04型霍尔效应实验仪（仪器资产编号）四、实验原理：1、霍尔效应现象及物理解释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 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于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场.对于图1所示.半导体样品,若在x方向通以电流 ,在z方向加磁场 ,则在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场 ,电场的指向取决于样品的导电类型.显然,当载流子所受的横向电场力 时电荷不断聚积,电场不断加强,直到 样品两侧电荷的积累就达到平衡,即样品A、A′间形成了稳定的电势差（霍尔电压） .设 为霍尔电场, 是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为 ,厚度为 ,载流子浓度为 ,则有：（1－1）因为 , ,又根据 ,则（1－2）其中 称为霍尔系数,是反映材料霍尔效应强弱的重要参数.只要测出 、 以及知道 和 ,可按下式计算 ：（1－3）（1—4）为霍尔元件灵敏度.根据RH可进一步确定以下参数.（1）由 的符号（霍尔电压的正负）判断样品的导电类型.判别的方法是按图1所示的 和 的方向（即测量中的＋ ,＋ ）,若测得的 ＜0（即A′的电位低于A的电位）,则样品属N型,反之为P型.（2）由 求载流子浓度 ,即 .应该指出,这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的.严格一点,考虑载流子的速度统计分布,需引入 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》）.（3）结合电导率的测量,求载流子的迁移率 .电导率 与载流子浓度 以及迁移率 之间有如下关系：（1－5）2、霍尔效应中的副效应及其消除方法上述推导是从理想情况出发的,实际情况要复杂得多.产生上述霍尔效应的同时还伴随产生四种副效应,使 的测量产生系统误差,如图2所示.（1）厄廷好森效应引起的电势差 .由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温差,产生温差电动势 .可以证明 . 的正负与 和 的方向有关.（2）能斯特效应引起的电势差 .焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流.与霍尔效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差 .若只考虑接触电阻的差异,则 的方向仅与磁场 的方向有关.（3）里纪-勒杜克效应产生的电势差 .上述热扩散电流的载流子由于速度不同,根据厄廷好森效应同样的理由,又会在3、4点间形成温差电动势 . 的正负仅与 的方向有关,而与 的方向无关.（4）不等电势效应引起的电势差 .由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一等势面上,只要有电流沿x方向流过,即使没有磁场 ,3、4两点间也会出现电势差 . 的正负只与电流 的方向有关,而与 的方向无关.综上所述,在确定的磁场 和电流 下,实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和.可以通过对称测量方法,即改变 和磁场 的方向加以消除和减小副效应的影响.在规定了电流 和磁场 正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的 和 组合的电压.即：

半导体物理和模电是很有关联的两门课，而对于一个学习电子科学与技术专业的学生来说，学习复变函数式相当有必要的，这点在你大四写毕业论文和以后工作的时候就可以感受的到了。其实，你现在觉得你学的很多专业知识都没有用，可到你将来要用的时候，你就知道学习这些东西的必要性了。

首先祝贺你赶上了好时代啊，我九十年代在学校读书，《集成运放》差点考了100分，连IC长什么样子都没见过，一点感性认识没有。

IC，是集成电路的简写(Integrated Circuit)，这个用途非常广，比如电脑主板上贴了许多电子元件，其中一些就是IC；再比如，你找个修手机地方看看，手机主板上贴了许多电子元件，有些就是IC.  在学半导体物理时，觉得不知道是做什么的，就想想无处不在的电脑手机，其硬件的核心就是半导体。《半导体物理》是集成电路的基础课程之一，其它还有《数字电路》《模拟电路》等。

IC，从设计到制造，简直是人类的杰作，是个无比精密的东西。你想要多点实践，可以看看一些半导体公司的网站，如有师兄/师姐/其他朋友在半导体公司上班，可以找个时间去公司拜访实地看看，问一问聊一聊（现在半导体公司很多的，不难实现噢）！

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