霍尔效应实验装置参数

㈠ 霍尔原件有哪些参数如何测量

一、实验原理

静止的载流导体位于磁场中(三个条件，静止、通电导体、磁场)，当电流I的方向与磁场的方向有一定夹角时，在垂直于电流和磁场方向的载流导体的两侧面之间会产生电动势，电流方向与磁场方向垂直时，产生的电动势最大，这一现象称为霍尔效应。

霍尔效应的本质是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起偏转，当带电粒子被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向产生正、负电荷的聚集，从而在材料中形成附加的横向电场。

霍尔效应一般极为微弱，但在高纯度的半导体中比较明显，因为半导体材料的载流子迁移率很高，电阻率也比较大。

实用中为提高霍尔元件的灵敏度，将元件制成很薄、很小的矩形。过去霍尔元件的尺寸都在毫米数量级，新的制作工艺(真空镀膜)已使霍尔元件的尺寸更小，仅为微米数量级。所以实验中要严格按要求施加工作电流，注意安全，保护仪器。

霍尔效应已在科学实验和工程技术中得到广泛应用。

霍尔传感器主要用在以下几个方面：测量磁场强度；测量交直流电路电流强度和电功率；转换信号，如将直流电流转换成交流电流；对各种非电量的物理量进行测量并输出电信号供自动检测、控制和信息处理，实现生产过程的自动化。

无论工科或理科学生，了解这一极富实用性的实验，对将来的工作和学习都有帮助。

二、实验仪器

实验仪器由两部分组成，实验仪和测试仪。

实验仪包括一个用来产生匀强磁场的电磁铁，一个置于电磁铁缝隙中的霍尔传感器，其位置可调节，左右两个开关分别控制霍尔传感器工作电流IS和电磁铁线圈激励电流IM的方向，中间开关向上闭合用以测量霍尔传感器输出的霍尔电压VH，向下闭合用以测量霍尔传感器上的电压降V0。

仪器上标有该霍尔传感器的灵敏度KH，注意要将单位mV/(mA*KGS)换算成国际单位制。

测试仪是实验电源和测量仪表，两个恒流源分别输出霍尔传感器工作电流IS和电磁铁线圈激励电流IM，调节IS和IM，可实现实验条件的控制和改变，两者共用一个电流表读数，注意测量霍尔传感器工作电流时读数最大值是1.999毫安，测量电磁铁线圈激励电流时读数最大值是1.999安培，左边电压表用来测量霍尔电压VH和V0，读数单位是毫伏。

㈡ 霍尔效应测试仪的技术参数

变温，常温和液氮温度(77K)下测量;
阻抗:10-6 to 107
载流子浓度(cm-3):107 - 1021
样品夹具：
弹簧样品夹具(免去制作霍尔样品的麻烦)；
测量材料：所有半导体材料包括Si,ZnO,SiGe,SiC,GaAs,InGaAs,InP,GaN(N型&P型均可测量)
仪器尺寸(WxDxH)：260*220*180 mm

㈢ 霍尔元件的主要技术参数

1. 霍尔系数（又称霍尔常数）RH

2. 灵敏度KH（又称霍尔乘积灵敏度）

3. 额定激励电流
   

4. 最大允许激励电流
   

5. 输入电阻
   

6. 输出电阻
   

7. 温度系数
   

8. 不等位电势（又称霍尔偏移零点）
   

9. 输出电压
   

10. 电压输出比率
    

11. 寄生直流电势
    

12. 不等位电势
    

13. 电势温度系数

仅从实际使用出发主要关心的是 1、2、3、9。

㈣ 霍尔效应及应用的实验原理

霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现，如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电流(Iv)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。好比一条路， 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时， 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路 (导体) 的两侧，就会产生电压差。这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。
实验原理：通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等，并可将这些变量进行二次变换；可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。如今的霍尔器件都可承受一定的振动，可在零下40摄氏度到零上150摄氏度范围内工作，全部密封不受水油污染，完全能够适应汽车的恶劣工作环境。

㈤ 霍尔元件能够测量哪些物理参数

所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。生活中一般用于电机中测定转子转速,如录象机的磁鼓,电脑中的散热风扇等。学生实验中有利用霍尔效应测量电子电量、通过的电流、垂直于电流的磁感应强度、导体厚度等等以及确定半导体是n型还是p型的实验。

㈥ 霍尔效应可用于检测哪些参数

能设计，由v-i图像可知当外加磁场b和流径霍尔原件的电流i的其中一个值衡定时，霍尔电压与另外一值成正比关系，因此可以选择电阻率较低的霍尔原件设计电流表，只要得出霍尔电压，根据v-i关系即可读出电流i的值

㈦ 霍尔原件能够测量哪些物理参数霍尔原件的不等位电势的概念是什么

霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
霍尔元件可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等.

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔元件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm 级）。采用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。
工作原理
霍尔元件应用霍尔效应的半导体。
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。
由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。
若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。
利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。
如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。

元件特性
1、霍尔系数（又称霍尔常数）RH
在磁场不太强时，霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比，与霍尔片的厚度δ成反比，即UH =RH*I*B/δ，式中的RH称为霍尔系数，它表示霍尔效应的强弱。 另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。
2、霍尔灵敏度KH（又称霍尔乘积灵敏度）
霍尔灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片的厚度δ成反比，即KH=RH/δ，它通常可以表征霍尔常数。
3、霍尔额定激励电流
当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。
4、霍尔最大允许激励电流
以霍尔元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。
5、霍尔输入电阻
霍尔激励电极间的电阻值称为输入电阻。
6、霍尔输出电阻
霍尔输出电极间的电阻值称为输出电阻。
7、霍尔元件的电阻温度系数
在不施加磁场的条件下，环境温度每变化1℃时，电阻的相对变化率，用α表示，单位为%/℃。
8、霍尔不等位电势（又称霍尔偏移零点）
在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为不等位电势。
9、霍尔输出电压
在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为霍尔输出电压。
10、霍尔电压输出比率
霍尔不等位电势与霍尔输出电势的比率
11、霍尔寄生直流电势
在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称寄生直流电势。
12、霍尔不等位电势
在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。
13、霍尔电势温度系数
在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。它同时也是霍尔系数的温度系数。
14、热阻Rth
霍尔元件工作时功耗每增加1W，霍尔元件升高的温度值称为它的热阻，它反映了元件散热的难易程度，
单位为： 摄氏度/w
无刷电机霍尔传感器AH44E
开关型霍尔集成元件，用于无刷电机的位置传感器。
引脚定义（有标记的一面朝向自己）：（左）电源正；（中）接地；（右）信号输出
体积(mm)：4.1*3.0*1.5
安装时注意减少应力与防静电
按照霍尔元件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件 。前者输出模拟量，后者输出数字量。
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。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者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、非磁的物理量例如力、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。

㈧ 从霍尔系数的测量中可以求出半导体材料的哪些重要参数

通过霍尔效应测量的霍尔系数，可确定半导体的导电类型、载流子浓度及迁移率等重要参数。

㈨ 霍尔效应实验报告

霍尔效应实验报告包含：实验目的、实验仪器设备、实验的基本构思和原版理、实验数据记权录及处理、实验结论、注意事项等。

1、目的与要求：

（1）了解霍尔效应测量磁场的原理和方法；

（2） 观察磁电效应现象；

（3） 学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。

2、仪器与装置：霍尔效应实验仪；

3、原理：根据霍尔效应，测量磁感应强度原理，利用提供的仪器测试所给模型测量面上的一维（上下方向）磁分布。

(9)霍尔效应实验装置参数扩展阅读

内容及步骤：

1、仪器调整：

（1）按图连接、检查线路，并调节样品支架，使霍尔片位于磁场中间；

（2）逆时针将、调节旋钮旋至最小；

（3）分别将输出、输出接至实验仪中、换向开关；

（4）用导线将、输入短接，通过调零旋钮将、显示调零；

（5）选择、向上关闭为、的正方向。

2、 测量内容：

（1）测绘曲线：保持不变，按要求调节，分别测出不同下的四个值，将数据记录在表格中；

（2）测绘曲线：保持不变，测出不同下四个值；

（3）测VAC：取，在零磁场下（）测，则VAC=10；

（4）确定样品导电类型：选、为正向，根据所测得的的符号,判断样品的导电类型。