标签: 霍尔效应测试

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。 (1)测量电流强度。将霍尔器件的输出(必要时可进行放大)送到经校准的显示器上，即可由霍尔输出电压的数值直接得出被测电流值。这种方式的优点是结构简单，测量结果的精度和线性度都较高。可测直流、交流和各种波形的电流。在现在的工业现场，霍尔电流传感器是电流检测的产品。 (2)测量微小位移。若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压UH值只由它在该磁场中的位移量来决定。产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。用霍尔元件测量位移具有灵敏度高，惯性小、频响快、工作可靠、寿命长等优点，但工作距离较小。以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 (3)压力传感器。霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成,加.上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压UH。由事先校准的P~f(UH)曲线即可得到被测压力P的值。 (4)车用传感器。车用传感器是电子控制系统的主要组成部分之一，在实现车辆电子化中占有举足轻重的地位。一辆电子控制系统比较完整的豪华轿车中，几乎可以有20~30个霍尔传感器用于汽车工作状态的测量和控制。另外，霍尔效应传感器还可用于车用导航系统，变速器控制，汽车生产线自动控制，以及公路挠性路面的检测等。随着车辆电子化的发展，对车用传感器开展以下几个方面的研究开发:环境检测用传感器:主要集中研究开发采用微波的抗振雷达，采用红外线的障碍检测装置，采用超声波和CCD摄像机相结合的距离监测装置，采用微波与红外线和摄像机相结合的视觉放大系统。路况检测用传感器:主要研究开发监测与判断轮胎与路面的各种参数等方面的传感器。车辆状态检测用传感器:主要研究开发用于车速和角速度测量的传感器。未来的汽车用传感器技术，总的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。 (5)电磁无损探伤。钢丝绳作为起重、运输、提升及承载设备中的重要构件，被应用于矿山、运输、建筑、旅游等行业，但由于使用环境恶劣，在它表面会产生断丝、磨损等各种缺陷，所以，及时对钢丝绳探伤检测显得尤为重要。霍尔效应无损探伤方法安全、可靠、实用，被应用在设备故障诊断、材料缺陷检测之中。其探伤原理是建立在铁磁性材料的高磁导率特性之上。采用霍尔元件检测该泄漏磁场的信号变化，可以有效地检测出缺陷存在。 (6)磁流体发电。其基本原理就是利用等离子体的霍尔效应，即在横向磁场作用下使通过磁场的等离子体正、负带电粒子分离后积聚于两个极板形成电源电动势。这种新型的高效发电方式，通过燃料燃烧发出的热能使气体变成高温高压的等离子体流而转换成电能，既提高了热能利用效率又满足了环保的要求。磁流体发电技术，可能是今后取代火力发电的一个方向，磁流体发电发展前景广阔。

本科生微电子器件及材料实验目的 通过实验动手操作，加深对半导体物理理论知识的理解，掌握半导体材料和不同器件性能的表征方法及基本实验技能，培养分析问题和解决问题的能力。 本科生微电子器件及材料实验目录 实验一：金属-氧化物-半导体场效应晶体管特性IV特性测试实验 实验二：四探针法测量半导体电阻率测试实验 实验三： MOS电容的CV特性测试实验 实验四：半导体霍尔效应测试实验 实验五：激光二极管LD的LIV特性测试实验 实验六：太阳能电池的特性表征实验 本科生微电子器件及材料实验测试平台优势 满足本科生基础教学实验中微电子器件和材料测试需求 测试设备简单易用，专业权威，方便学生动手操作 核心设备测试精度高，满足新材料和新器件的指标要求 测试软件功能齐全，平台化设计，有专人维护支持，与专业测试软件使用相同架构 以基础平台为起点，可逐步升级，满足日益增加的实验室测试需求 本科生微电子器件及材料实验测试平台基本功能 实验名称 测试参数 金属-氧化物-半导体场效应晶体管IV特性测试实验 l输出特性曲线 l转移特性曲线 l跨导gm l击穿电压BVDS 四探针法测量半导体电阻率测试实验 l四探针法电阻率ρ l材料阻值R MOS电容的CV特性测试实验（低频 + 高频） lCV特性曲线 半导体霍尔效应测试实验 l霍尔电压VH l霍尔电阻率ρ l霍尔系数RH l载流子浓度n l霍尔迁移率u 激光二极管LD的LIV特性测试 lLIV特性曲线 l阈值电流Ith l阈值电流对应电压值Vth l拐点Kink l线性电阻Rs 太阳能电池的特性表征 l开路电压Voc l短路电流Isc l功率最大值Pmax l填充因子FF l转换效率η l串联电阻Rs l旁路电阻Rsh 本科生微电子器件及材料实验测试平台核心 测试平台的核心– 源测量单元（源表， SMU） 普赛斯国产源表五表合一四象限模式 四线/开尔文测试功能 小信号测试 满足先进器件和材料测试需求 交流测试使用LCR表 探针台：4寸或6寸手动探针台

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。 霍尔效应产生误差的原因主要有以下几点： 首先 ， 霍尔元件本身的材质和制造工艺会对测量结果产生影响。不同的材质对磁场的敏感度有所不同 ， 而制造工艺也会影响元件的精度和稳定性。 其次 , 测量电路的阻抗也会对测量结果产生影响。当阻抗过大或过小时 ， 都会导致电压信号的失真或衰减 ， 从而影响测量结果的精确度。 此外 ， 环境因素也可能会对测量结果产生影响。例如 , 温度、湿度、电磁 干扰等因素都可能影响霍尔元件的性能和测量精度。 最后，操作人员的技能水平也会影响测量结果的准确性。操作不规范、读数不精确等因素都可能导致误差的产生。综上所述，霍尔效应产生误差的原因主要包括：霍尔元件本身的材质和制造工艺、测量电路的阻抗、环境因素以及操作人员的技能水平、为了提高测量精度，我们需要针对这些因素进行优化和控制。

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知 * 度。仪器轻巧方便，易于携带，主要用于量测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 。 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 。