半导体物理实验 02 - | 半导体霍尔效应

Posted 2021-08-07 Neutionwei

一、实验目的和任务

1. 理解霍尔效应的物理意义；
2. 了解霍尔元件的实际应用；
3. 掌握判断半导体导电类型，学会测量半导体材料的霍尔系数、电导率、载流子浓度、漂移迁移率及霍尔迁移率的实验方法。

二、实验原理

 

三、实验设备

本实验采用HL—6A霍尔效应实验仪。该仪器由两部分组成。

第一部份为实验仪：由电磁铁、霍尔元件、四个换向开关组成；第二部份为测试仪：有两路直流稳流源可分别为电磁铁提供1000mA的稳定电流，为霍尔元件提供10.0mA的稳定电流，

200mV高精度数字电压表用来测量霍尔电压。实验接线图如图5。

四、实验结论

1、电子导电和空穴导电这两种不同类型的半导体中，载流子的漂流方向相反，磁场对它们的偏转作用力的方向是相同的，结果在样品两侧积累在这两种情况下符号相反，则霍尔电场、霍尔电势差也相反，因此可根据霍尔电势差符号判定半导体类型。实验中测得U13<0，实验样品为N型半导体。

2、保持激励电流900mA、工作电流10mA不变，按顺序切换Bz、Ix方向，测得4组霍尔电压；取其绝对值的平均值，计算Bz=0.4287 T。

3、上述激励电流、工作电流不变，移动标尺，实验测得霍尔元件沿水平方向（X=0mm-24mm）上的各点霍尔电压值保持变化不大。说明磁场分布均匀。

4、保持激励电流900mA不变，改变工作电流，测量相应霍尔电压值。实验测得工作电流增大时，霍尔电压值随之增大，且呈正比关系。

5、保持工作电流5mA不变，改变激励电流，测量相应霍尔电压值。

计算出Bz。实验中可看出随激励电流增大，Bz随之也增大，且呈正比关系。

6、通过实验测量数值，再根据理论公式最终算出霍尔系数，载流子浓度，漂移迁移率和霍尔迁移率，通过这些值可以判断半导体的一些性能。