新品霍爾效應實驗儀的升點原理
霍爾效應測試儀，是用于測量半導體材料的載流子濃度、遷移率、電阻率、霍爾系數等重要參數，而這些參數是了解半導體材料電學性須預掌控的，因此是理解和研究半導體器件和半導體材料電學性備的具。
升點
1、密度電流源
輸出電流之度可達2nA，如此微小之電流可用于半緣材料之量測，即電阻值材料之量測。
2、密度電表
使用度電表，電壓量測能力可達nV等，上限可達300V，適合用于量測低電阻值材料。
3、外型簡、操作簡單
外型輕巧、美觀大方，磁鐵組之性更換也很靈活容易，之液氮容器設計，可確保低溫量測之穩(wěn)定性佳。
4、I-V曲線
采用圖表的方式，測量探針四點(A、B、C、D)間電流-電壓曲線，藉此評判樣品的歐姆接觸好壞。
5、單純好用之操作畫面
使用者只需在同張操作畫面中，就可以成所有的設定，實驗結果由軟件自動計算得到，并在同張畫面中顯示出來，省卻畫面切換的麻煩，結果可同時得到體載流子濃度(Bulk Carrier Concentration)、表面載流子濃度(Sheet Carrier Concentration)、遷移率(Mobility)、電阻率(Resistivity)、霍爾系數(Hall Coefficient)、等重要實驗數據。
6、自行開發(fā)之彈簧樣品夾具，殊設計之彈簧探針，其強度加強可改善探針與接觸點之電氣接觸，提量測之可靠度。
目的與要求
1. 了解霍爾效應測量磁場的原理和方法;
2. 觀察磁電效應現象;
3. 學會用霍爾元件測量磁場及元件參數的基本方法
原理
1.霍爾效應
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所產生的。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于電流和磁場的方向上產生正負電荷的積累，從而形成附加的橫向電場。如圖5.1-1所示的半導體試樣，若在方向通以電流，在方向(垂直紙面向外)加磁場，則在方向即試樣、電兩側就開始積累異號電荷而產生相應的附加電場。電場的向取決于試樣的導電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側面偏移的。當載流子所受的橫向電場力與洛侖茲力相等時，樣品兩側電荷的積累就達到平衡。故有
(5.1-1)
其中為霍爾電場，是載流子在電流方向上的平均漂移速度。在此，載流子電量為電子電量。
設試樣的寬為，厚為，載流子濃度為，則:
(5.1-2)
由5.1-1、5.1-2兩式可得:
(5.1-3)
即霍爾電壓(、電之間的電壓)與乘積成正比，與試樣厚度成反比。比例系數稱為霍爾系數，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數，只要測出(伏)，以及知道(安)、(斯拉)，可按下式計算出(伏/安培·斯拉):
(5.1-4)
根據可步確定以下參數:
(1)由的符號(或霍爾電壓的正負)判別半導體樣品的導電類型;
判別的方法是按圖5.1-1所示的和的方向，若測得的<0(即點A`的電位低于點A的電位)則為負，樣品屬型，反之則為型。
(2)由求載流子濃度，即;
(3)結合電導率的測量，求載流子的遷移率。
遷移率表示單位電場下載流子的平均漂移速度，它是反映半導體中載流子導電能力的重要參數。電導率與載流子濃度以及遷移率之間有如下關系:
(5.1-5)
測出值即可求。
在實驗中測出，、兩電間電壓。已知、間長為，樣品截面積，作電流為，由歐姆定律，得()。其中為電子電量庫侖。
2.各種附效應及其消除
以上討論的霍爾電壓是在理想情況下產生的，實際上，在產生霍爾效應的同時，還伴隨著各種附效應，所以實驗測到的并不等于真實的霍爾電壓值，而是包含著各種附效應所引起的附加電壓。如圖5.1-2所示的不等勢電壓降，這是由于測量霍爾電壓的電和的位置很難做到在個理想的等勢面上，因此當有電流通過時，既使不加磁場也會產生附加的電壓。但附加電壓的符號只與電流的方向有關，與磁場的方向無關，因此，對此附加電壓可通過改變的方向予以消除。
除此而外還存在由熱電效應和熱磁效應所引起的各種附效應，不過，這些附效應基本上都與和的方向有關，均可通過對稱測量法，即改變和的方向加以消除。即在規(guī)定了電流和磁場的正、負方向后，分別測量由下列四組不同方向的和組合的，即:
然后求、、和的代數平均值
(5.1-6)
通過上述的測量方法，基本上可以消除附效應，這可由曲線來驗證。
3.儀器簡介:
本實驗儀器由兩分組成:測試儀和實驗儀。
(1) 實驗儀介紹
實驗儀由兩分組成(見圖5.1-3、圖5.1-5)
?、贅悠芳芗半姶盆F
磁體線包繞向為順時針(操作者面對實驗儀)。根據線包繞向及勵磁電流的方向，可確定磁感應強度的方向，而的大小與的關系由線包上所標決定。般HB>3.00斯/安培或斯拉/安培。
樣品為半導體硅單晶片，固定在樣品架端(不可用手去觸摸)。其幾何尺寸如圖5.1-4:厚度:，寬度，AC電間距。
樣品共有三對電，其中、或、用于測量霍爾電壓;、或、用于測量電導;、為樣品作電流電。
樣品架有、方向調節(jié)能及讀數裝置，可調節(jié)樣品在磁場中的位置。
?、谌齻€雙刀開關
、為、IM換向開關;為VH、測量選擇開關。IS、IM、VH、與、、的連線見圖5.1-3。
(2) 測試儀介紹:
測試儀面板如圖5.1-5所示。測試儀由兩分組成:
?、賰山M恒流源
"輸出"為樣品(霍爾元件)作電流源。"輸出"為勵磁電流源。兩組電源彼此立，其輸出大小分別由調節(jié)旋鈕及調節(jié)旋鈕調節(jié)，其值通過"測量選擇"按鍵由同只數字電流表行觀測。"測量選擇"鍵按下為，彈起為。接至霍爾效應實驗儀中換向開關，接至霍爾效應實驗儀中換向開關(切不可接錯)。
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VH為通過A、A`電測得的樣品霍爾電壓。為通過A、C電測得的樣品電壓，用以計算樣品電導率。VH、通過測試儀上切換開關由同數字電壓表行觀測。當VH、輸入為零時(輸入線短接)，由調零旋鈕對電壓表行零位調節(jié)。當顯示器的數字前出現"-"號時，表示被測電壓性為負值。實驗時將霍爾效應實驗儀中開關接至測試儀中的VH、輸入端。
內容及步驟
1. 儀器調整
(1)按圖連接、檢查線路，并調節(jié)樣品支架，使霍爾片位于磁場中間;
(2)逆時針將、調節(jié)旋鈕旋至小;
(3)分別將輸出、輸出接至實驗儀中、換向開關;
(4)用導線將、輸入短接，通過調零旋鈕將、顯示調零
(5)選擇、向上關閉為、的正方向。
2. 測量內容
(1)測繪曲線:保持不變，按要求調節(jié)，分別測出不同下的四個值，將數據記錄在表格中;
(2)測繪曲線:保持不變，測出不同下四個值;
(3)測VAC:取，在零磁場下()測，則VAC=10;
(4)確定樣品導電類型:選、為正向，根據所測得的的符號,判斷樣品的導電類型
數據處理
1.磁感應強度(斯拉)
H標在線包上。作曲線，由曲線求出，帶入，計算出霍爾系數;
2.計算載流子濃度n
(m-3)， 其中e為電子電量 庫侖;
3. 繪制曲線
在坐標紙上繪出曲線;
4. 計算電導率(安/伏米)，及遷移率(米2/伏秒)。
【設計內容】
1.根據霍爾效應，測量磁感應強度原理，利用提供的儀器測試所給模型測量面上的維(上下方向)磁分布。
測量要求:描繪磁場分布(B-X曲線)研究所記錄的磁與數字信號,(設計表格,在坐標紙上作曲線,寫出實驗步驟)表示出模擬量與數字信號的對應關系。
2.測量電磁鐵間隙及其周圍的磁場分布。
測量要求:考慮如何采點，將測量結果分別用表格和曲線表示。
本公司主營 不銹鋼采水器，罐底焊縫真空檢測盒，讀數儀，八空氣微生物采樣器，繼電器綜合測試儀，雙波長掃描儀，涂層測厚儀，土壤粉碎機，鋼化玻璃表面平整度測試儀，聲音傳感器，便攜式電測水位計，網口流量計，腐蝕率儀，便攜式劃痕儀，凝固點測試儀，水質檢測儀，在線氨氣測試儀，涂層測厚儀，涂層測厚儀，土壤粉碎機，數顯式溫度計，氣體采樣泵，陶瓷抗沖擊試驗機，自動結晶點測試儀，藥物凝固點測試儀，干簧管測試儀，恒溫水浴箱，汽油根轉，氣體采樣泵，鋼化玻璃測試儀，水質檢測儀，PM2.5測試儀，可吸入顆粒物檢測儀，頻熱合機，應變控制三軸儀，牛奶體細胞檢測儀，氦氣濃度檢測儀，土壤水分電導率測試儀，場強儀，采集箱，透色比測定儀，毛細吸水時間測定儀，氧化還原電位計 測振儀，氧化碳二氧化碳檢測儀，CO2分析儀，示波譜儀，黏泥含量測試儀，汽車啟動電源，自動電位滴定儀，便攜式測溫儀，氧化鋯分析儀，干簧管測試儀，密電導率儀，TOC水質分析儀，微電腦可塑性測定儀，風向站，自動點樣儀，土壤氧化還原電位計，數字測溫儀，便攜式總磷測試儀，腐蝕率儀，恒溫水浴箱，余氯檢測儀，自由膨脹率儀，離心杯，混凝土飽和蒸汽壓裝置，顆粒強度測試儀，斯計，自動涂膜機，安閥研磨具，氣象站，動覺方位儀，暗適應儀，氣味采集器，雨量計，四合氣體分析儀，乳化液濃度計，溶解氧儀，溫度測量儀，薄層鋪板器，溫度記錄儀，老化儀，噪音檢測儀，恒溫恒濕箱，分體電阻率測試儀，初粘性和持粘性測試儀，紅外二氧化碳分析儀，氫燈，動覺方位儀，恒溫動物手術臺，冷卻風機，油脂酸價檢測儀，粘數測定儀，菌落計數器，氣象站，雨量計，凱氏定氮儀，熒光增白劑，平磨儀，燃料電池性綜合試驗儀，溶解儀，在線PH計，現場動平衡儀，真空閥門，聲波液位變送器，阿貝折射儀，水質快速檢測器，污泥比組測定裝置，掃描儀，氮吹儀，個人劑量報警儀，公司秉承“顧客至上，銳意取”的經營理念，堅持“客戶”的原則為廣大客戶提供優(yōu)質的服務。歡迎惠顧!
