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.     

调制磁场交流霍尔电压测量技术

霍尔效应测量伴随着多种副效应,直流换向法在变温测量中存在难以克服的技术缺点.采用调制磁场与交流样品电流测量技术,并选择后者频率为前者的整数倍.当数据采样历遍调制磁场完整周期时,实验结果等效于磁场和样品电流换向测量.利用数字锁相放大器对被测信号谐波分量离散傅里叶分析原理,实现调制磁场交流霍尔电压实时测量.实验说明调制磁场交流霍尔测量技术方案的合理性,进而由变温霍尔测量结果表明该方法的科学性.     

HYS-1型霍尔效应应用技术综合实验仪

设计了集霍尔效应实验和霍尔效应应用实验于一体的集成数字式多功能实验仪.使用该仪器可做直流电压隔离传送实验、直流电流隔离检测实验、直流电流越限隔离报警实验和霍尔效应实验.     

连续变温霍尔效应测量的程控软件设计

反常霍尔效应虽然已被发现一百余年,但对其产生机理现在仍存在不同的观点.本文介绍了一种可连续控温的霍尔效应测量系统.该系统的电路采用相干双交流电桥;在LabVIEW软件平台下,以LabVIEW和C混合编程完成整个系统的控制,该系统可实现从液氦温度到室温的精确控温、仪器的远程控制和数据的采集处理,用于镍薄膜的霍尔测量,效果良好.     

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.     

霍尔效应实验分层次内容体系的构建

以霍尔效应实验为例,结合科技前沿研究热点,探讨了基于石墨烯霍尔效应的四级分层次教学内容构建.霍尔效应基础内容包括石墨烯霍尔器件的灵敏度和伏安特性的测量;提升内容为石墨烯霍尔器件转移曲线的测量,载流子浓度和迁移率的计算;进阶内容包括石墨烯霍尔器件的制作,石墨烯霍尔器件的自主应用;高阶内容涵盖石墨烯量子霍尔效应的测量和石墨烯霍尔效应的仿真计算.构建霍尔效应实验四级内容体系,可以更好地培养学生在基础知识、实验能力、科学素养和核心价值等方面的综合能力.     

基于交流调制技术的弱电流放大器研制

在射线强度测量中,积分电离室输出的电流信号在10–10～10–15 A范围内,该弱电流信号需要转换和放大才可以进行采集.针对积分电离室本文设计了一种弱电流信号放大系统,采用交流调制技术将待测弱直流电流信号调制为交流电压信号,再经放大、相敏检波、滤波等电路处理后得到直流电压信号,最后进行数据采集;同时在系统中引入直流负反...     

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.     

强关联材料霍尔热导率实验测量综

在材料中输入热流并在垂直于热流的方向上施加磁场时,热载流子将可能被磁场偏转,获 得横向速度,从而导致材料在横向出现一个温度梯度。这种效应被称为热霍尔效应 (THE)。与电 霍尔效应类似,热霍尔效应被预言将在一些拥有非平庸贝利曲率的材料中出现,因此它可以揭示 材料的拓扑性质。然而,热霍尔效应并不像电霍尔一样,只局限于载流子带电的体系;相反,任 何种类的准粒子都可以导热。因此,热霍尔效应也可以用来探索强关联电子体系材料 (尤其是绝缘 体) 的奇异性质。因此,热霍尔效应更具有普适性,并日益成为探测电中性激发,如声子和磁振子 的强有力手段。不仅如此,有如手性声子这样超越一般非平庸贝利曲率图像的因素仍可导致热霍 尔效应;探查其中的热霍尔效应将为理解材料中复杂的微观机理指明方向。但是,热信号比电信 号要微弱得多。尤其是测量热霍尔效应,往往要在较大背景噪音中提取微弱的有效信号,这使霍 尔热导的测量极具挑战性。但是得益于科研工作者大量的努力,该领域在近几年发展迅速,得到 了许多十分有趣的结果。在本文中,我们将简要总结现有的一些令人兴奋的在霍尔热导率测量方 面的成果,指出尚未解决的问题,并提出未来可能的方向。      

霍尔效应实验的改进和扩展

对霍尔效应仪器进行了改进,通过对磁场标定,研究霍尔电压与恒定电流的关系,可以测定霍尔片载流子的浓度. 测量霍尔片的长度和横截面积,进而可以测定霍尔片的电导率和迁移率.     

光自旋霍尔效应及其研究进展

光束在经过非均匀介质后,自旋角动量相反(左、右旋圆偏振)的光子在垂直于入射面的横向相互分离,造成光束的自旋分裂,这种现象叫做光自旋霍尔效应.它类似于电子系统中的自旋霍尔效应:自旋光子扮演自旋电子的角色,而折射率梯度则起外场作用.光自旋霍尔效应为操控光子提供了新的途径,在纳米光学、量子信息和半导体物理方面具有重要的应用前景;同时由于它与凝聚态和高能物理中的带电粒子自旋霍尔效应有高度的相似性和共同的拓扑根源,所以又为测量自旋霍尔效应这类弱拓扑现象提供了独特而又方便的机会.文章简单介绍了光自旋霍尔效应,并总结了近几年国内外的研究进展.     

霍尔效应在直流电压隔离传送中的应用

应用基于霍尔效应的磁平衡原理设计了直流电压高精度隔离传送传感器,并与光耦传感器进行了比较,结果表明:在温度变化的环境中,该传感器隔离传送直流电压的精度优于光耦传感器28倍.     

基于霍尔效应测量电磁辐射的研究

电磁辐射带来的危害近些年来逐渐引起人们的关注,研究便携式电磁辐射检测仪成为当下的一个热点。为了探究利用霍尔效应测量电磁辐射的方法与效果,我们利用AH49E线性霍尔传感器进行实验。首先让霍尔元件表面垂直于磁场方向,分别对静磁场和交变磁场的强度进行了测量,实验结果很好地验证了利用霍尔元件测量电磁辐射的可行性;接着,让3个霍尔元件相互正交,从而得到一个简易的全向探头;将全向探头固定在与磁场方向呈不同夹角的位置,进行验证实验,结果显示全向探头可以很好地测量任意方向的磁场强度。     

霍尔效应实验误差分析

分析了霍尔效应实验在弱磁场下误差修正的方法，从而使得实验测量精确。为精确测量各种材料的霍尔系数提供了有力的依据。     

InSb薄膜的霍尔效应测量

霍尔系数和电阻率随温度变化的测量是近代物理的基本实验之一．通过测量可判断半导体材料的类型，并得到材料的一些重要参数，例如载流子浓度和运尔迁移率等等．在一般的教学实验中常用单晶锗或硅作为样品．随着半导体技术的发展，用外延工艺研制的单晶薄膜材料已成为一种重要的半导体材料．我们得到了几块用这种工艺生长的N型Insb（锑化铝）薄膜材料，测量了它们的合尔系数和电阻率，并求出其载流于浓度和霍尔迁移率．可以看出这种材料的霍尔迁移率比硅和锗材料要大得多．实验中发现个别薄膜材料在低温时的电子霍尔迁移率低于常温时的值，…     

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.     

霍尔效应与汽车上的霍尔器件

在国产桑塔纳、奥迪、红旗、捷达等轿车电路上经常可以看到"霍尔"(Hall)这个名称,如霍尔式电子点火系统中就有一只霍尔传感器,专门给发动机电控单元(ECU)提供电压信号.     

铁磁/非磁金属异质结中的拓扑霍尔效应

在铁磁/非磁金属异质结中,界面处的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用会诱导诸如磁性斯格明子等手性磁畴壁结构的形成.当巡游电子通过手性磁畴壁结构时,会获得一个贝里相位,而相应的贝里曲率则等效于一个外磁场,它将诱导额外的霍尔效应,即拓扑霍尔效应.拓扑霍尔效应是当前磁性斯格明子和自旋电子学研究领域的热点之一.本文由实空间贝里相位出发,简要介绍了拓扑霍尔效应的物理机制;然后着重讨论了铁磁/非磁金属异质结中的拓扑霍尔效应,包括磁性多层膜中和MnGa/重金属双层膜中的拓扑霍尔效应.这两种结构都可以通过改变材料的厚度、种类、生长方式等调控界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用,从而有效地调控磁性斯格明子和拓扑霍尔效应.     

超构材料中的光学量子自旋霍尔效应

电子的量子自旋霍尔效应的发现推进了当今凝聚态物理学的发展,它是一种电子自旋依赖的具有量子行为的输运效应.近年来,大量的理论和实验研究表明,描述电磁波场运动规律的麦克斯韦方程组内禀了光的量子自旋霍尔效应,存在于界面的倏逝波表现出强烈的自旋与动量关联性.得益于新兴的光学材料:超构材料(metamaterials)的发展,不仅能够任意设定光学参数,同时也能引入很多复杂的自旋-轨道耦合机理,让我们能够更加清晰地了解和验证其中的物理机理.本文对超构材料中量子自旋霍尔效应做了简要的介绍,内容主要包括真空中光的量子自旋霍尔效应的物理本质、电单负和磁单负超构材料能带反转导致的不同拓扑相的界面态、拓扑电路系统中光量子自旋霍尔效应等.     

基于霍尔效应的金属杆线胀系数的测定

为改进本科物理实验教学中对金属线胀系数的测定方法,基于霍尔效应原理,应用霍尔传感器测试手段,对微小长度进行测量。针对实验室中霍尔传感器不易定标这一难题,本实验创新性的提出使用朱利氏称进行定标,使定标简易、准确。本实验将实验教学中传统长度测量转变为电量测量,测量精度为微米量级,测量误差为0.5%,测量过程方便快捷、被测量少、测量设备占地小,因此可大大改观本科物理实验教学中的定标不准、实验耗时、占地面积较大等一系列问题。