【实验目的】
1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对资料要求的知识。
2．学习用“对称丈量法”消除付效应的影响，丈量试样的VH—IS；和VH—IM曲线。
3．确定试样的导电类型、载流子含量以及迁移率。【实验仪器】
霍尔效应实验仪
【实验原理】
霍尔效应从实质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而造成的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体
资料中，这些偏转就造成在垂直电压和磁场的方向上发生正
负电荷的积聚，进而产生附加的纵向电场，即霍尔电场。
对于图1（a）所示的N型半导体试样，若在X方向通以电压
1s，在Z方向加磁场B，试样中自旋（电子）将受洛仑兹力
FB=evB（1）
则在Y方向即试样A、A电极一侧就开始积聚异号电荷而发生
相应的附加电场一霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电
类型。对N型试样，霍尔电场逆Y方向物理实验 霍尔效应，P型试样则沿Y方向，有：
Is(X)、B(Z)EH(Y)
EH(Y)>0(P型)
其实，该电场是制止自旋继续向正面偏斜，当栅极所
受的纵向电场力H
eE与洛仑兹力eVB相等时，样品两边电荷的
积累就达到平衡，故有
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HeE=Bve（2）
其中HE为霍尔电场，v是自旋在电压方向上的平均甩尾速率。
设试样的宽为b，长度为d，自旋含量为n，则
bdvneIs=（3）
由（2）、（3）两式可得
BIRdB
InebEVSHSHH==
=1（4）
即霍尔电流HV（A、A'电极之间的电流）与IsB乘积成反比与试样长度成正比。比列系数ne
RH1
称为霍尔系数，它是反映资料霍尔效应强弱的重要参数，810⨯=
IsB
VRHH
1、由RH的符号(或霍尔电流的正、负)判定样品的导电类型
判定的方式是按图一所示的Is和B的方向，若测得的
VH=VAA’触f
2、由RH求自旋含量n即e
RnH1
=。应当强调，这个关系式是假设所有的自旋都具
有相同的甩尾速率得到的，严格一点，考虑自旋的速率统计分布，需引入8
3π的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半
导体化学学》）。
3、结合浊度率的丈量，求自旋的迁移率
。
浊度率与自旋含量n以及迁移率
之间有如下
关系：
μσne=（6）
即σμHR=，通过实验测出值即可求出。
按照上述可知，要得到大的霍尔电流，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率
高、电阻率
亦较高）的资料。因
μρ=HR物理实验 霍尔效应，就金属导体而言，和
均很低，而不良导体
虽高，但μ极小，
ned
KH1
（7）
来暗示元件的灵敏度，HK称为霍尔灵敏度
【实验内容】
1、测绘HV-Is曲线。将实验仪的“HV、σV”切换开关投
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向HV侧，测试仪的“功能切换”置HV。坚持MI值不变（取
I=0.6A）,测绘HV-Is曲线，
2、测绘HV-MI曲线。实验仪及测试仪各开关位置同上。
坚持Is值不变（Is=3.00mA）,测绘HV-MI曲线，
3、丈量
σ
V值
将“HV、σV”切换开关投向σV侧，测试仪的“功能切换”
置σV。在零磁场下，取SI=2.00mA，丈量σV。
注意：Is取值不要过大，以免σV太大，毫伏表超量程（此时首数码显示为1，后三位数码熄灭）。
4、确定样品的导电类型
将实验仪三组太刀开关均投向上方，即Is沿X方向，B沿Z方向，毫伏表丈量电流为VAA，。取Is=2mA，IM=0.6A，丈量VH大小及极性，判定样品导电类型。
5、求样品的RH、n、σ和μ值。【数据表格与数据记录】
(mv
mv由公式ccmBIdVRSHH/0549.
1105.004.
=⨯⨯⨯⨯=⨯=-
由公式1719
108.810
6.10549.011--⨯=⨯⨯==eRnH由公式63..051.1672
33
=⨯⨯⨯⨯==
-SVlISσσ西门子/米由公式89.763..0=⨯==σμHR
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【小结与讨论】
(1)了解了霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件丢资料的要求
的知识，了解到一些数学量比方说霍尔系数，迁移率，浊度率霍尔灵敏度等
(2)怎样判断霍尔器件的自旋类型？
讨论晓得电压方向一定，自旋的受力方向就一定，自旋会在受力方向积累，之后观测其正负。
2、若霍尔片的法线与磁场方向和磁场纷歧致，对丈量结果有何影响？
磁场只有部份份量有作用，也就是实际磁场大于通电电压应发生的磁场。
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