变温霍尔效应简易测量方法

变温霍尔效应实验重点在于半导体载流子输运特性分析,但是磁场和样品电流手动换向影响了测量准确性.利用原有设备测控功能并增加继电器实施磁场换向,实现由计算机测控的变温霍尔效应简易测量方法.在手动测量理解实验技术原理的基础上,通过自动化测量使教学实验从定性观测提升到半定量测量分析层次.实验教学方案优化不仅拓展数据处理方法,还丰富了实验教学内容和物性分析结果.     

霍尔效应测量中的不等位热扩散电势差

尽管常规换向直流法可消除已知副效应干扰并得到霍尔电压，但它掩盖了存在未知附加电势的实验事实。将4次换向测量归纳为磁场与样品电流同相组合和反相组合，根据在磁场中样品电流和热扩散电流具有相似物理行为，必须考虑不等位热扩散电势差的影响。这一方案不仅更清晰地解释4次换向测量平均的物理原理，还通过同相测量平均和反相测量平均之差与和得到不等位热扩散电势差与确定且可重复的霍尔电压。实验事实及分析结果表明，引入不等位热扩散电势差才能完整描述霍尔测量中所有副效应的贡献。     

霍尔效应测量磁场实验中副效应的研究

用换向法对实验室的霍尔效应仪进行了测量,结果表明各种副效应中以不等位电势差的贡献最大,而能斯特效应和里吉-勒迪克效应的贡献可以忽略.测量结果还显示存在一项额外的副效应,这一副效应与霍尔电流的平方成正比,与外磁场无关,其性质与一般教科书中提到的各种副效应都不同,应该是由霍尔电流的热效应引起的温差电动势.根据上述结果,对换向法的公式进行了相应的修正.     

双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进

针对大学物理实验中霍尔效应测量螺线管磁场实验中同一螺线管所通入电流既作为已知电流求霍尔元件的灵敏度又作为未知电流求螺线管的磁场这一不足,提出一种设计方法,采用双线并绕螺线管使两个电流进行有效区分,同时还可以测量螺线管内的叠加磁场,可使学生深刻全面理解霍尔效应测量螺线管磁场的原理及螺线管磁场的性质,并可作为设计性实验项目培养学生的创新意识。     

用电子运动定性解释p型半导体中的霍尔效应

如图1所示,一块半导体样品当沿X方向通以电流I,沿Z方向加以磁场B,在Y方向则产生一霍尔电场EH,这种现象称为霍尔效应.实验表明,在图1所示样品电流I和磁场B的情况下,n型半导体样品(图 1a)所产生的霍尔电场 EH指向负Y方向,而p型样品(图1b)所产生的霍尔电场EH则指向正Y方向,二者正好相反.为了表示这个差别.将p型半导体样品的霍尔系数R定为正值,而n型样品的霍尔系数R则定为负值. 目前各种书上对n型和p型半导体霍尔效应的定性解释都是这样的,n型样品载流子是电子.如图 Za所示,当沿正 X方向通以电流人沿正z方向加以磁场B时.电子在洛仑兹力 …     

霍尔效应中的副效应及其消除方法

前言近年来霍尔效应在半导体材料测量中,有着广泛的应用.霍尔元件的主要用途:1.测量磁场;2.测量交、直流电路中的电流强度和功率;3.转换信号,能把直流电流转换成交流电流,对它进行调制,可放大直流或交流信号等;4.对各种物理量进行四则、乘方、开方运算.在确定纯度,材料的补偿度、外延异质材料的电学性质、高阻率材料导电类型的判断及新材料的研究等方面,却有它独特的作用.     

演示小位移传感器的装置制作

本文介绍了半导体材料的霍尔效应及磁阻效应,讨论了霍尔磁阻元件的特性,提出位移传感器的工作原理、结构设计,并详细说明安装和调试过程.演示装置结构简单、物理概念清晰、易于操作.它将磁场的变化无接触转化为材料的电阻变化,从而把与磁场变化相联的位移形式转化为电信号输出,形成位移传感器.由实验数据和图示曲线表明:测量桥路输出电压随磁钢和霍尔片之间的距离变化而变化;另外,测量桥路的测量灵敏度随工作电流IC增加而提高.通过本装置可以对霍尔磁阻效应、一种小位移测量传感器原理和方法进行演示和探究.在课堂教学、课程设计等场合,直观显示霍尔元件的各种效应和技术应用,有着良好的教学效果.     

顶端加载、温度范围在300～1.4K的多功能交流测量恒温器

本文介绍了一台用于交流小讯号测量的低温恒温器.利用内液池减压,最低温度可达1.370K,并且在测量功率为0.15mW时,内液池液氦可以维持样品温度在1.4K达20小时以上.系统装置了在8T的背景磁场内最高可达0.18T的交变调制场,从而可以实现利用双交流法精细测量磁阻或霍耳系数随磁场变化的函数关系.试验结果表明,此恒温器具有低液氦蒸发量和可从1.3～300K连续控温的特点.用此装置对Co膜的霍尔系数测量的实验中,霍尔电压变化量的测量精度达到了0.5nV.     

霍尔效应演示板的研发与自制

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理.选修3-2》第六章第1节讲到了霍尔元件及霍尔效应.简单地说,霍尔效应就是通过电流的导体在垂直电流方向的磁场作用下,在与电流和磁场均垂直的方向上形成电荷积累和出现电势差的现象.笔者通过实验法,结合新课改要求设计,摸索中自制了演示     

锗单晶体变温霍尔效应实验数据的处理

采用微机控制和数字式数据采集系统,在变温环境下(77~420 K)对长为6.0 mm、宽为4.0 mm、厚为0.6 mm的锗样品薄片进行霍尔效应相关数据测量;通过对测量的霍尔电压作数据处理得到锗的霍尔系数RH(T)、电导率σ(T)和霍尔迁移率μH(T)与温度的依赖关系.该实验结果对学生理解半导体物理中的相关知识有重要意义.     

关于霍尔效应实验的误差分析

霍尔效应实验是一个受系统误差影响较大的实验,特别是在霍尔效应产生的同时,伴随产生的其他效应引起的附加电场对实验影响较大.本文简单介绍该实验的原理和实验误差的来源,使用Origin 6.0软件处理实验数据,分析附加电场对霍尔电压和电流线性关系的影响,以及对霍尔系数测量值的影响.结果表明:附加电场的存在不会影响所测霍尔电压和电流U-Is的线性关系,但对霍尔系数的测量有较大影响.     

一个传统磁学实验的改进——用集成霍尔传感器探测亥姆霍兹线圈的交直流磁场

用集成霍尔传感器测量亥姆霍兹线圈的交流和直流磁场,验证场的叠加原理,提供一种测量交流和直流磁场更精确的新实验方法.     

霍尔元件线度对磁场测量影响的研究

在原有霍尔效应原理的基础上,利用微积分的基本方法和相关的物理知识推导非均匀磁场中利用霍尔效应测量磁场的理论公式,并结合该公式理论解释实验中对于霍尔元件线度的要求,以及说明非均匀磁场的测量对霍尔元件线度的要求,从而说明实验中经常遇到的一类问题——平均值问题。     

Hg_(1-x)Cd_xTe材料变温特性的实验研究

对碲镉汞(Hg1-xCdxTe)材料的电学特性进行了变温实验研究.通过变温(80~300 K)霍尔效应测量,研究了Hg1-xCdxTe材料的霍尔系数RH、电导率σ和霍尔迁移率μH的温度依赖关系.结果表明,Hg1-xCdxTe晶体在低温下为p型导电,而在室温下为n型导电.     

利用双霍尔探头测螺线管中低频交变磁场

在霍尔效应实验中利用双霍尔探头测磁场,通过对磁场定标,研究了螺线管中低频交变磁场,并分析了螺线管中低频交变磁场的分布特征,为学生测量低频弱电磁辐射提供了新的思路.     

Fe15.16Ag84.84金属颗粒膜自旋极化相关的霍尔效应研究

采用磁控溅射法分别在玻璃和单晶硅衬底上同时制备了Fe15.16Ag84.84金属颗粒膜样品,并对样品的霍尔效应和霍尔系数RH随外加磁场H的变化关系进行了实验研究.观察到霍尔电压UH与外加磁场H的关系曲线呈现出自旋极化相关的反常现象,并与其磁电阻效应具有对应关系.基于自旋相关的散射理论对此作出了合理的解释.     

霍尔效应实验数据的新应用——提取副效应与螺线管参数

基于霍尔效应测量通电螺线管内部磁场的实验数据,提出了评估霍尔元件副效应的方法,包括霍尔元件的不等势电压降以及能斯托效应和里纪-勒杜克效应引起的附加电势,并详细讨论了它们对结果的影响.进一步,借助Origin软件,利用通电螺线管磁场分布的理论公式拟合相应的实验数据,非常准确地估测了螺线管的基本参数,包括螺线管总匝数、长度及平均半径等.     

一种霍尔效应测量磁场的设计方法

针对大学物理实验中＂霍尔效应法测量磁场＂项目只能测长直螺线管轴线上一维稳恒磁场分布的不足,提出一种设计方法,来测量任一未知稳恒磁场的二维分布,进而可扩展到测量三维分布。可使学生深刻全面理解霍尔效应测磁场的原理及磁场的性质,并可作为设计性实验项目在大学物理实验课中开出,培养学生的创新意识。     

基于霍尔效应直流电表的设计与制作

基于安培环路定理和霍尔效应,设计制作了一种电流测量装置.该装置利用线性霍尔元件,提供了一种间接测量电流的方法,并对0～20A的直流电流进行了实验验证.实验结果表明：该装置的测量精度满足测量要求.     

Fe15.16Ag84.84金属颗粒膜自旋极化相关的霍尔效应研究

采用磁控溅射法分别在玻璃和单晶硅衬底上同时制备了Fe_15.16Ag_{84.84金属颗粒膜样品，并对样品的霍尔效应和霍尔系数RH随外加磁场H的变化关系进行了 实验研究. 观察到霍尔电压UH与外加磁场H的关系曲线呈现出自旋极化相关的反常现象，并 与其磁电阻效应具有对应关系.基于自旋相关的散射理论对此作出了合理的解释. 关键词： 颗粒膜 霍尔效应 c}')" href="#">特征磁场H_c 自旋相关散射