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华南农业大学信息软件学院 实验报告 课程:大学物理实验 学期:2012-2013第一学期 任课老师:*专业班级:*学号:* 姓名:* 评分:实验3 霍尔效应的应用一 实验目的1. 了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。2. 测量霍尔元件的曲线,了解霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流之间的系。3. 学习用对称测量法消除副效应的影响,测量试样的和曲线。4. 确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。二 实验仪器设备TH-H 型霍尔实验组合仪由试验仪和测试仪组成1.实验仪: 本实验仪由电磁铁、二维移动标尺、三个换向闸 刀开关、霍尔元件组成。C型电磁铁,给它通以电流产生磁场。 二维移动标尺及霍尔元件;霍尔元件是由N型半导体材料制成的,将其固定在二维移动标尺上,将霍尔元件放入磁铁的缝隙之中,使霍尔元件垂直放置在磁场之中,在霍尔元件上通以电流,如果这个电流是垂直于磁场方向的话,则在垂直于电流和磁场方向上导体两侧会产生一个电势差。 三个双刀双掷闸刀开关分别对励磁电流,工作电流 霍尔电压 进行通断和换向控制。右边闸刀控制励磁电流的通断换向。左边闸刀开关控制工作电流的通断换向。中间闸刀固定不变即指向一侧。2.测试仪 测试仪有两组独立的恒流源,即“输出”为010mA给霍 尔元件提供工作电流的电流源,“输出”为01A为电磁铁提供电流的励磁电流源。两组电流源相互独立。两路输出电流大小均连续可调,其值可通过“测量选择”键由同一数字电流表进行测量,向里按“测量选 择”测,放出键来测。电流源上有Is调节旋钮和Im调节旋钮。 直流数字电压表用于测量霍尔电压,本实验只读霍尔电压、所以将中间闸刀开关拨向上面即可。当显示屏上的数字前出现“”号时,表示被测电压极性为负值。三 实验的基本构思和原理霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。由于带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚集,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。然而在产生霍尔效应的同时,因伴着多种副效应,以致实验测得的两极之间的电压并不等于真的值,而是包含着各种副效应引起的附加电压,因此必须设法消除。根据副效应产生的机理可知,采用电流和磁场换向的所谓对称测量法,基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除。具体做法是和大小不变,并在设定电流和磁场的正反方向后,依次测量由下列四组不同方向的和组合的两点之间的电压V1,V2,V,.V4,即 +Is,+B,V1 +Is,-B,V2 -Is,-B,V3 -Is,+B,V4,然后求上述四组数据V1,V2,V3,V4的代数平均值,可得 Vh=(V1V2+V3V4)/4通过对称测量法求得的Vh,虽然还存在个别无法消除的副效应,但其引入的误差甚小,可以不计。四实验基本步骤(1) 按连接测试仪和实验仪之间相应的I s 、V s 和I m 各组连线,I s 及Im换向开关投向上方,表明I s 及Im均为正值,反之为负值。V h 、Vo 切换开关投向上方测Vh,投向下方测Vo 。(2)对测试仪进行调零。将测试仪的两个调节旋钮均置零位,待开机数分钟后若V h,显示不为零,可通过面板左下方小孔的“调零”电位器实现调零,即“0. .00“。(3)测绘切换Vh- 值。将开关“V h 、Vo ”投向V h测,测试仪的功能切换置Vh,保持Im值不变,测绘Vh-Is曲线。(4)测绘Vh-Im值。实验仪及试验仪各开关位置同上。保持半导体的电流I s不变,测绘Vh-Im曲线。(5)测量Vo 值。将切换开关“V h 、Vo ”投向v o测,在零磁场下,取I s=2.00mA,测量Vo。(6)确定样品的导电类型。将实验仪三组双刀开关均投向上方,毫伏表测量电压为Vaa,取I s=2.00mA,-,Im=0.6A ,测量V h 大小及极性,判断样品导电类型。(7) 求样品R h ,n,o,u 值。 五实验数据记录及处理绘制Vh-Is 曲线数据表Is (mA )(霍尔电流)Vh=(V1-V2+V3-V4)/4 (mV) +Is,+B, +Is,-B,-Is,-B, -Is,+B,1.00-4.784.18-4.274.284.381.50-7.036.38-6.896.526.712.00-9.278.56-9.088.768.922.50-11.5510.80-11.3211.04 11.183.00-13.8013.00-13.5113.2913.404.00-17.9117.39-18.2917.7817.84其中电流范围:Im=0.6A;Is=1.004.00mA绘制Vh-Im 曲线数据表(A)(励磁电流)Vh=(V1-V2+V3-V4)/4(mV)+Is,+B,+Is,-B,-Is,-B,-Is,+B,0.300-7.046.26-6.766.546.650.400-9.388.52-9.038.828.940.500-11.5410.74-11.2411.0911.150.600-13.8412.97-13.4813.2713,.390.700-16.0015.21-15.7215.5215.610.800-18.2317.44-17.9517.7317.84其中电流范围:Is=3.00mA;Im=0.3000.800A。Vo=1mv,d=0.5mm,由表画出V h-Im关系线:由表画出V h I s关系线: 相关数据计算 R h=(Vh*d)/(I s*B)=1.06*10-2(M.V)/(A.T)u=|Rh|o =? . n=1/|Rh|e=6.4*10(20)(m-3)o=l*I/(S*U)=?五实验结论: 1. 当励磁电流=0时,霍尔电压不为0,且随着霍尔电流的增加而增加,通过作图发现二者满足线性关系。说明在霍尔元件内存在一不等位电压,这是由于测量霍尔电压的两条接线没有在同一个等势面上造成的。2.当励磁电流保持恒定,改变霍尔电流时,测量得到的霍尔电压随霍尔电流的增加而增加,通过作图发现二者之间满足线性关系。3.当霍尔电压保持恒定,改变励磁电流时,测量得到的霍尔电压随励磁电流的增加而增加,通过作图发现二者之间也满足线性关系六注意事项:1.不要带电接线,中间改变电路时,一定要先关闭电源,再连接电路。2.实验完成后要整理实验仪器,先关闭电源,再将电线拆下,捋好后放在实验仪器的右侧。3.仪器开机前应将、调节旋钮逆时针方向旋到底,使其输出电流趋于最小,然后再开机关机前,应将、调节旋钮逆时针方向旋到底,然后切断电源4.电源开机后预热几分钟,即可进行实验。5.在实验过程中试验仪的开关应至始至终保持闭合,否则会为“1”或数字跳动现象。6.改变或霍尔元件过程应断开试验仪上的换向开关以防长时间通电而发热,导致霍尔元件升温影响实验结果。项目计划书模板一、 项目的简要介绍 二、 项目的内容 1、立项依据: 根据国内外现状、存在的问题以及发展趋势进行阐述。 2、项目意义: 就其对产业的进步、经济建设和社会发展的推动作用方面进行论述。 3、项目的内容及目标: 就项目的内容和目标进行阐述。 4、项目可行性分析: 对项目进行可行性方面的分析,包括项目已有的单位、实力情况、现有条件、工作基础以及优势。 就存在的问题以及解决办法等进行分析。 5、需求预测及分析 市场定位及市场分析 用户分析 市场环境及前景 6、完成项目采用的方法。 就完成项目需要采用的方法进行阐述。 三、 项目发起人、股东方、管理和技术支持 1、项目发起方的背景: 就项目发起方的情况进行说明。 2、项目发起方的业务,包括近三年的财务报表: 项目发起方的业务情况 项目发起方近三年的财务报表 3、项目发起方的主要股东和管理人员的简历。 四、 市场和销售安排 1、市场的基本情况: 该产品的主要用途 本地、国内和出口市场的目前容量、增长率,价格变化等。 2、该项目的生产能力、生产成本,单位销售价格、主要销售对象,和预计市场份额: 生产能力及生产成本 单位销售价格、主要销售对象 预计计划份额 3、产品的客户情况,销售渠道的安排: 客户情况 就客户的情况进行说明。 销售渠道 介绍销售渠道的安排情况。 4、目前市场竞争情况: 其他现有生产厂家 列举出其他生产厂家的情况,以及最具有威胁性的地方。 计划新上的类似项目,替代产品的情况 列举出这些厂家的类似项目,替代产品的具体情况,指出其对现在项目的潜在威胁。 5、类似产品进口的关税和管制情况: 6、影响产品市场的主要因素:就能够影响产品市场的因素进行详细的分析。 五、 技术可行性、人员、原材料供应和环境 1、项目计划采用的生产工艺: 2、与其他公司合作的安排: 3、项目的人员培训和关键技术的保证: 人员培训 就人员培训进行阐述。 关键技术的保证 就关键技术的保证方面作出阐述。 4、当地的劳动力和基础设施状况:就通讯、交通、水源、能源和电力供应等方面进行详细说明。 5、生产成本和费用的分类数据: 6、原材料供应的来源、价格、质量: 7、计划生产设施与原材料供应、市场、基础设施的关系: 8、计划生产设施与规划与现有同类生产设施的比较: 9、生产设施的环境因素和应对措施。 六、 投资预算、融资计划和效益分析 1、项目投资和资金安排: 2、项目的资金结构: 就股东的股本投入情况、股东贷款情况以及银行融资数额进行阐述。 3、希望国际金融公司与银团的参与方式,股本、贷款或两者兼有: 4、项目的财务预测: 就生产、销售、资本和负债、利润、资金流动、效益的回报进行预测。 5、影响效益的主要因素。 七、 政府支持、管理和审批 1、当地政府的产业政策和投资方向对项目的影响: 2、当地政府对该项目可以提供的鼓励措施和支持: 3、该项目对当地经济的贡献: 4、该项目需经过的审批手续和时间。 八、 项目准备和进展的时间表 1、进行项
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