标签: 霍尔效应

【实验背景】 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，称为霍尔效应。 如今，随着半导体物理学的迅速发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且随着电子技术的发展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽(高达10GHz)、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。 【实验目的】 1． 通过实验掌握霍尔效应基本原理，了解霍尔元件的基本结构； 2． 学会测量半导体材料的霍尔系数、电导率、迁移率等参数的实验方法和技术； 3． 学会用“对称测量法”消除副效应所产生的系统误差的实验方法。 4． 学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。 【实验仪器】 霍尔效应测试仪用于测量半导体材料的载流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等重要参数，而这些参数是了解半导体材料电学特性必须预先掌控的，因此霍尔效应测试仪是理解和研究半导体器件和半导体材料电学特性必*的工具，主要用于测量电子材料之重要特性参数，如载流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等，薄膜或固体材料均可。 ​

霍尔效应测试仪，是用于测量半导体材料的载流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等重要参数，而这些参数是了解半导体材料电学特性必须预先掌控的，因此是理解和研究半导体器件和半导体材料电学特性必*的工具。霍尔效应测试仪主要用于测量电子材料之重要特性参数，如载流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等，薄膜或固体材料均可。 仪器系统构成：电磁铁、高精度电源、高斯计、高精度恒流源、高精度电压表、霍尔探头、电缆、标准样品、样品安装架、系统软件。 技术参数： * 电磁铁磁场：间距 10mm情况下10700 高斯，间距20mm 情况下7000 高斯 *样品电流：50nA～50mA（*小可调节电流为 0.1nA） *测量电压：0.1uV～30V * 提供各类测试标准材料，各级别霍尔器件（灵敏度与精度不同） *分辨率：低至1GS *磁场范围：0-±1T *配合高斯计或数采板可与计算机通讯 * I-V 曲线及 I-R 曲线测量等 ▲ 电阻率范围：5*10-5～5*102Ω.cm *电阻范围：10mOhms～ 6MOhms *载流子浓度：5*1012～5*1020cm-3 *霍尔系数：±1*10-2～±1*106cm3/C *迁移率：0.1～108cm2/volt*sec *测试全自动化，一键处理 *专业的欧姆接触组合套件 可测试材料: 半导体材料：SiGe, SiC, InAs, InGaAs, InP, AlGaAs, HgCdTe 和铁氧体材料，低阻抗材料：石墨烯、金属、透明氧化物、弱磁性半导体材料、TMR 材料，高阻抗材料：半绝缘的 GaAs, GaN, CdTe 等

霍尔效应是电磁效应的一种，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。霍尔效应实验是指为了解霍尔效应测量磁场原理而进行的实验。 实验的目的主要有： 1． 通过实验掌握霍尔效应基本原理，了解霍尔元件的基本结构； 2． 学会测量半导体材料的霍尔系数、电导率、迁移率等参数的实验方法和技术； 3． 学会用“对称测量法”消除副效应所产生的系统误差的实验方法。 4． 学习利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。 仪器与装置：霍尔效应实验仪 霍尔效应测试仪，是用于测量半导体材料的载流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等重要参数，而这些参数是了解半导体材料电学特性必须预先掌控的，因此是理解和研究半导体器件和半导体材料电学特性必*的工具。该仪器为性能稳定、功能强大、性价比高的霍尔效应仪,在国内高校、研究所及半导体业界拥有广泛的用户和zhi名度。仪器轻巧方便，易于携带。 可测试材料: 半导体材料：SiGe, SiC, InAs, InGaAs, InP, AlGaAs, HgCdTe和铁氧体材料，低阻抗材料：石墨烯、金属、透明氧化物、弱磁性半导体材料、TMR材料，高阻抗材料：半绝缘的GaAs, GaN, CdTe等。

人们在利用霍尔效应原理开发的各种霍尔元件已广泛应用于精密测磁、自动化控制、通信、计算机、航天航空等工业部门及国防领域。按被检测的对象的性质可将它们的应用分为直接应用和间接应用。直接应用是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，间接应用是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它将许多非电、非磁的物理量，如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 医学方面的运用 (1)利用霍尔效应，科学家研制了一种精密的电磁流量计一测量血液流速的仪器。如图，利用电磁流量计，可以较为准确地测得流过血管的血流量。但是电磁流量计测量是一种损伤性的方法，使用时要将被测血管暴露在体外，它常常用于动物的实验和心脏、动脉手术中测定血流速度和血流量。 (2)电磁泵是一种利用作用在导电液体上的磁场力来运送导电液体的装置。如图，这种泵在医学上常被用来输送血液或其他电解质溶液，由于这种装置没有任何机械运动部件，不会使血液中细胞受到损害，而且可以全部密封，避免了污染。在人工心肺机和人工肾装置中常用它来输送血液。 电磁泵 ​

变温变场霍尔效应测试系统用于快速测试样品的霍尔效应参数，系统各组件功能如下：标准组件此系统可在电磁场、液氮高低温环境对样品进行快速霍尔效应测试，为样品提供一个变温变磁的环境，以获取样品的霍尔参数，包含待测样品的电阻率、霍尔电压、霍尔系数、载流子浓度、霍尔迁移率和载流子类型等。 霍尔效应测试仪主要实现对待测样品提供激励信号并对测试数据进行采集、处理。 电磁铁、电磁铁电源和高斯计是提供测试磁场环境的重要组件，通过PID算法快速实现预设磁场值；通过反向电流控制，快速实现样品附近空间近零磁场环境。 锦正茂 液氮高低温恒温器选件为样品提供高低温测试环境，实现变温霍尔测试。 室温屏蔽盒为样品提供室温测试环境，提供多种室温样品卡，满足各种规格的样品的霍尔测试。通过滑轨可快速切换低温恒温器与室温屏蔽盒，可快速切换样品或更换样品环境。 ​