【实验名称】
霍尔效应
【
实验目的
】
1
．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。
2
．学习用“对称测量法”
消除付效应的影响，
测量试样的
VH
—
IS
；和
VH
—
IM
曲线。
3
．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
【
实验仪器
】
霍尔效应实验仪
【
实验原理
】
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，即霍尔电场。
对于图
1
(
a
)所示的
N
型半导体试样，若在
X
方向通以电流
1s
，在
Z
方向加磁场
B
，
试样中载流子(电子)将受洛仑兹力
F
B
=
e
v
B
(
1
)
则在
Y
方向即试样
A
、
A
电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍
尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对
N
型试样，霍尔电场逆
Y
方向，
P
型试样则沿
Y
方向，有：
Is
(X)
、
B
(Z)
E
H
(Y) <0
(N
型
)
E
H
(Y) >0
(P
型
)
显然，
该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，
当载流子所受的横向电场力
H
eE
与
洛仑兹力
eVB
相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有
H
eE
=
B
v
e
(
2
)
其中
H
E
为霍尔电场，
v
是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽为
b
，厚度为
d
，载流子浓度为
n
，则
bd
v
ne
Is
(
3
)
由(
2
)、(
3
)两式可得
d
B
I
R
d
B
I
ne
b
E
V
S
H
S
H
H
1
(
4
)
即霍尔电压
H
V
(
A
、
A
电极之间的电压)与
IsB
乘积成正比与试样厚度成反比。
比例系数
ne
R
H
1
称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，
)
