霍爾元件的工作電流引線與霍爾電壓引線能否互換?為什麼

時間 2021-08-30 09:27:58

1樓:蹦迪小王子啊

不能!工作電流引線用於為霍爾元件正常工作提供必要的激勵,屬於輸入訊號。

霍爾電壓引線是霍爾元件的輸出,反映的是元件附近的磁感應強度,屬於輸出訊號。

在薄片的另兩側端面的中間以點的形式對稱地焊有c、d兩根霍爾輸出引線,通常用綠色導線。其焊接處稱為霍爾電極,要求歐姆接觸,且電極寬度與基片長度之比小於0.1,否則影響輸出。

擴充套件資料

霍爾元件應用霍爾效應的半導體。

所謂霍爾效應,是指磁場作用於載流金屬導體、半導體中的載流子時,產生橫向電位差的物理現象。金屬的霍爾效應是2023年被美國物理學家霍爾發現的。

當電流通過金屬箔片時,若在垂直於電流的方向施加磁場,則金屬箔片兩側面會出現橫向電位差。半導體中的霍爾效應比金屬箔片中更為明顯,而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈極強的霍爾效應。

2樓:念憶

在薄片的另兩側端面的中間以點的形式對稱地焊有c、d兩根霍爾輸出引線,通常用綠色導線。其焊接處稱為霍爾電極,要求歐姆接觸,且電極寬度與基片長度之比小於0.1,否則影響輸出。

霍爾元件的工作電流是否可以用交流電?此時的霍扼電壓會怎麼變化?

3樓:匿名使用者

當然可以通交流電,你需要測試霍爾的話,可以在次級加上交流電後,再在次級的導線上加一個鉗表測次級電路中的電流,注意的是,你加交流電時,也要從最小到大來調節電壓,(補充:一般交流電的標稱電壓都是有效值)

4樓:匿名使用者

據我所知,一般的霍爾元件用的都是直流電壓.

勵磁電流與霍爾電壓的關係的實驗報告怎麼寫啊 急急急急急急急!!!!!!

5樓:匿名使用者

物理實驗報告

一、實驗名稱: 霍爾效應原理及其應用

二、實驗目的:

1、瞭解霍爾效應產生原理;

2、測量霍爾元件的 、 曲線,瞭解霍爾電壓 與霍爾元件工作電流 、直螺線管的勵磁電流 間的關係;

3、學習用霍爾元件測量磁感應強度的原理和方法,測量長直螺旋管軸向磁感應強度 及分佈;

4、學習用對稱交換測量法(異號法)消除負效應產生的系統誤差。

三、儀器用具:yx-04型霍爾效應實驗儀(儀器資產編號)

四、實驗原理:

1、霍爾效應現象及物理解釋

霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力 作用而引起的偏轉。當帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體材料中,這種偏轉就導致在垂直於電流和磁場的方向上產生正負電荷的聚積,從而形成附加的橫向電場。對於圖1所示。

半導體樣品,若在x方向通以電流 ,在z方向加磁場 ,則在y方向即樣品a、a′電極兩側就開始聚積異號電荷而產生相應的電場 ,電場的指向取決於樣品的導電型別。顯然,當載流子所受的橫向電場力 時電荷不斷聚積,電場不斷加強,直到 樣品兩側電荷的積累就達到平衡,即樣品a、a′間形成了穩定的電勢差(霍爾電壓) 。

設 為霍爾電場, 是載流子在電流方向上的平均漂移速度;樣品的寬度為 ,厚度為 ,載流子濃度為 ,則有:

(1-1)

因為 , ,又根據 ,則

(1-2)

其中 稱為霍爾係數,是反映材料霍爾效應強弱的重要引數。只要測出 、 以及知道 和 ,可按下式計算 :

(1-3)

(1—4)

為霍爾元件靈敏度。根據rh可進一步確定以下引數。

(1)由 的符號(霍爾電壓的正負)判斷樣品的導電型別。判別的方法是按圖1所示的 和 的方向(即測量中的+ ,+ ),若測得的 <0(即a′的電位低於a的電位),則樣品屬n型,反之為p型。

(2)由 求載流子濃度 ,即 。應該指出,這個關係式是假定所有載流子都具有相同的漂移速度得到的。嚴格一點,考慮載流子的速度統計分佈,需引入 的修正因子(可參閱黃昆、謝希德著《半導體物理學》)。

(3)結合電導率的測量,求載流子的遷移率 。電導率 與載流子濃度 以及遷移率 之間有如下關係:

(1-5)

2、霍爾效應中的副效應及其消除方法

上述推導是從理想情況出發的,實際情況要複雜得多。產生上述霍爾效應的同時還伴隨產生四種副效應,使 的測量產生系統誤差,如圖2所示。

(1)厄廷好森效應引起的電勢差 。由於電子實際上並非以同一速度v沿y軸負向運動,速度大的電子回轉半徑大,能較快地到達接點3的側面,從而導致3側面較4側面集中較多能量高的電子,結果3、4側面出現溫差,產生溫差電動勢 。可以證明 。

的正負與 和 的方向有關。

(2)能斯特效應引起的電勢差 。焊點1、2間接觸電阻可能不同,通電發熱程度不同,故1、2兩點間溫度可能不同,於是引起熱擴散電流。與霍爾效應類似,該熱擴散電流也會在3、4點間形成電勢差 。

若只考慮接觸電阻的差異,則 的方向僅與磁場 的方向有關。

(3)裡紀-勒杜克效應產生的電勢差 。上述熱擴散電流的載流子由於速度不同,根據厄廷好森效應同樣的理由,又會在3、4點間形成溫差電動勢 。 的正負僅與 的方向有關,而與 的方向無關。

(4)不等電勢效應引起的電勢差 。由於製造上的困難及材料的不均勻性,3、4兩點實際上不可能在同一等勢面上,只要有電流沿x方向流過,即使沒有磁場 ,3、4兩點間也會出現電勢差 。 的正負只與電流 的方向有關,而與 的方向無關。

綜上所述,在確定的磁場 和電流 下,實際測出的電壓是霍爾效應電壓與副效應產生的附加電壓的代數和。可以通過對稱測量方法,即改變 和磁場 的方向加以消除和減小副效應的影響。在規定了電流 和磁場 正、反方向後,可以測量出由下列四組不同方向的 和 組合的電壓。

即:, :

, :, :

, :然後求 , , , 的代數平均值得:

通過上述測量方法,雖然不能消除所有的副效應,但 較小,引入的誤差不大,可以忽略不計,因此霍爾效應電壓 可近似為

(1-6)

3、直螺線管中的磁場分佈

1、以上分析可知,將通電的霍爾元件放置在磁場中,已知霍爾元件靈敏度 ,測量出 和 ,就可以計算出所處磁場的磁感應強度 。

(1-7)

2、直螺旋管離中點 處的軸向磁感應強度理**式:

(1-8)

式中, 是磁介質的磁導率, 為螺旋管的匝數, 為通過螺旋管的電流, 為螺旋管的長度, 是螺旋管的內徑, 為離螺旋管中點的距離。

x=0時,螺旋管中點的磁感應強度

(1-9)

五、 實驗內容:

測量霍爾元件的 、 關係;

1、將測試儀的“ 調節”和“ 調節”旋鈕均置零位(即逆時針旋到底),極性開關選擇置“0”。

2、接通電源,電流表顯示“0.000”。有時, 調節電位器或 調節電位器起點不為零,將出現電流表指示末位數不為零,亦屬正常。電壓表顯示“0.0000”。

3、測定 關係。取 =900ma,保持不變;霍爾元件置於螺旋管中點(二維移動尺水平方向14.00cm處與讀數零點對齊)。

順時針轉動“ 調節”旋鈕, 依次取值為1.00,2.00,…,10.

00ma,將 和 極性開關選擇置“+” 和“-”改變 與 的極性,記錄相應的電壓表讀數 值,填入資料記錄表1。

4、以 為橫座標, 為縱座標作 圖,並對 曲線作定性討論。

5、測定 關係。取 =10 ma ,保持不變;霍爾元件置於螺旋管中點(二維移動尺水平方向14.00cm處與讀數零點對齊)。

順時針轉動“ 調節”旋鈕, 依次取值為0,100,200,…,900 ma,將 和 極性開關擇置“+” 和“-”改變 與 的極性,記錄相應的電壓表讀數 值,填入資料記錄表2。

6、以 為橫座標, 為縱座標作 圖,並對 曲線作定性討論。

測量長直螺旋管軸向磁感應強度

1、取 =10 ma, =900ma。

2、移動水平調節螺釘,使霍爾元件在直螺線管中的位置 (水平移動遊標尺上讀出),先從14.00cm開始,最後到0cm點。改變 和 極性,記錄相應的電壓表讀數 值,填入資料記錄表3,計算出直螺旋管軸向對應位置的磁感應強度 。

3、以 為橫座標, 為縱座標作 圖,並對 曲線作定性討論。

4、用公式(1-8)計算長直螺旋管中心的磁感應強度的理論值,並與長直螺旋管中心磁感應強度的測量值 比較,用百分誤差的形式表示測量結果。式中 ,其餘引數詳見儀器銘牌所示。

六、 注意事項:

1、為了消除副效應的影響,實驗中採用對稱測量法,即改變 和 的方向。

2、霍爾元件的工作電流引線與霍爾電壓引線不能搞錯;霍爾元件的工作電流和螺線管的勵磁電流要分清,否則會燒壞霍爾元件。

3、實驗間隙要斷開螺線管的勵磁電流 與霍爾元件的工作電流 ,即 和 的極性開關置0位。

4、霍耳元件及二維移動尺容易折斷、變形,要注意保護,應注意避免擠壓、碰撞等,不要用手觸控霍爾元件。

七、 資料記錄:kh=23.09,n=3150匝,l=280mm,r=13mm

表1 關係 ( =900ma)

(mv) (mv) (mv) (mv)

1.00 0.28 -0.27 0.31 -0.30 0.29

2.00 0.59 -0.58 0.63 -0.64 0.61

3.00 0.89 -0.87 0.95 -0.96 0.90

4.00 1.20 -1.16 1.27 -1.29 1.23

5.00 1.49 -1.46 1.59 -1.61 1.54

6.00 1.80 -1.77 1.90 -1.93 1.85

7.00 2.11 -2.07 2.22 -2.25 2.17

8.00 2.41 -2.38 2.65 -2.54 2.47

9.00 2.68 -2.69 2.84 -2.87 2.77

10.00 2.99 -3.00 3.17 -3.19 3.09

表2 關係 ( =10.00ma)

(mv) (mv) (mv) (mv)

0 -0.10 0.08 0.14 -0.16 0.12

100 0.18 -0.20 0.46 -0.47 0.33

200 0.52 -0.54 0.80 -0.79 0.66

300 0.85 -0.88 1.14 -1.15 1.00

400 1.20 -1.22 1.48 -1.49 1.35

500 1.54 -1.56 1.82 -1.83 1.69

600 1.88 -1.89 2.17 -2.16 2.02

700 2.23 -2.24 2.50 -2.51 2.37

800 2.56 -2.58 2.84 -2.85 2.71

900 2.90 -2.92 3.18 -3.20 3.05

表3 關係 =10.00ma, =900ma

(mv) (mv) (mv) (mv) b ×10-3t

0 0.54 -0.56- 0.73 -0.74 2.88

0.5 0.95 -0.99 1.17 -1.18 4.64

1.0 1.55 -1.58 1.80 -1.75 7.23

2.0 2.33 2.37- 2.88 -2.52 10.57

4.0 2.74 -2.79 2.96 -2.94 12.30

6.0 2.88 -2.92 3.09 -3.08 12.90

8.0 2.91 -2.95 3.13 -3.11 13.10

10.0 2.92 -2.96 3.13 -3.13 13.10

12.0 2.94 -2.99 3.15 -3.06 13.20

14.0 2.96 -2.99 3.16 -3.17 13.3

八、 資料處理:(作圖用座標紙)

九、 實驗結果:

實驗表明:霍爾電壓 與霍爾元件工作電流 、直螺線管的勵磁電流 間成線性的關係。

長直螺旋管軸向磁感應強度:

b=uh/kh*is=1.33x10-2t

理論值比較誤差為: e=5.3%

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