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1、實驗十八磁感應強度的測量 實驗目的1. 測 量 螺 線 管 勵 磁 電 流 與 霍 爾 傳 感 器 輸 出 電 壓 關 系 ， 證明 霍 爾 電 勢 差 與 磁 感 應 強 度 成 正 比 。2. 熟 悉 集 成 霍 爾 傳 感 的 特 性 和 應 用 。3. 測 量 通 電 螺 線 管 軸 線 上 磁 感 應 強 度 的 分 布 。 實驗原理n 如 圖 1所 示 ， 若 電 流 I 流 過 厚 度 為 d 的 半 導 體 薄 片 ， 且磁 感 應 強 度 為 B 的 磁 場 垂 直 作 用 于 該 半 導 體 ， 則 載 流子 受 到 洛 倫 茲 力 fB 的 作 用 ， 其 運 動 方 向

2、 發(fā) 生 改 變 而 在薄 片 兩 個 橫 向 面 a， b積 累 電 荷 ， ab之 間 就 產(chǎn) 生 電 勢 差UH， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 霍 爾 效 應 。 UH稱 為 霍 爾 電 勢 差 。 UH的 電 場 EH對 載 流 子 產(chǎn) 生 電 場 力 fE， 最 終 達 到 fE=fB，UH也 就 達 到 一 個 穩(wěn) 定 值 。 可 以 證 明 : IBKIB dRU HHH )( 實驗原理n 雖 然 從 理 論 上 說 在 無 磁 場 作 用 （ B=0） 時 ， UH=0， 但 在 實 際 上 往往 能 測 得 UH0， 這 是 由 于 伴 隨 著 霍 爾 效 應 產(chǎn) 生 的 各 種

3、 副 效 應 ， 以及 電 極 安 裝 的 不 對 稱 ， 半 導 體 材 料 結 晶 不 均 勻 等 引 起 的 電 勢 差 。該 電 勢 差 U0稱 為 剩 余 電 壓 。 在 實 際 應 用 中 ， 一 般 是 采 用 電 壓 補 償法 消 除 剩 余 電 壓 U0， 如 圖 2所 示 。 實驗原理n 集 成 化 (IC)高 靈 敏 度 95A型集 成 霍 爾 傳 感 器 的 結 構 如 圖3， 由 霍 爾 元 件 、 放 大 器 和薄 膜 電 阻 剩 余 電 壓 補 償 器 組成 。 該 傳 感 器 測 量 時 輸 出 信號 大 ； 不 必 考 慮 剩 余 電 壓 的影 響 ； 在 標

4、 準 狀 態(tài) 下 (磁 感應 強 度 為 零 時 ， 調 節(jié) 電 源 電壓 V+-V-， 使 輸 出 電 壓 為2.500伏 )， 傳 感 器 的 輸 出 電壓 U與 磁 感 應 強 度 B的 關 系如 圖 4所 示 。 該 關 系 可 表 示為 ： KUKUB H)500.2( 實驗儀器 實驗儀器 圖5 實驗裝置圖 勵 磁 恒 流 輸 出 - + 250 2.610 電 壓 輸 入 - + V m V 電 壓 輸 出 2.42.6V 4.85.2V 1/2U + m A 15 17 18 19 V+(紅 線 ) V-(黑 線 ) OUT(黃 線 ) 1 2 1 2 集 成 霍 爾 元 件 K

5、2 K1 30 IVU500 螺 線 管 實 驗 電 源 95A V+ V- OUT 霍 爾 元 件 引 腳 - 1 2 3 實驗內(nèi)容1.集 成 霍 爾 傳 感 器 工 作 狀 態(tài) 標 準 化 ， 并 進 行 剩 余 電 壓 的 補 償 。2.測 量 集 成 霍 爾 傳 感 器 的 輸 出 電 壓 U與 IM的 關 系 。n 作 U-IM曲 線 并 求 斜 率 U/IM。 從 實 驗 結 果 說 明 磁 感 應 強 度 B與 霍 爾 元 件 產(chǎn) 生 的 霍 爾 電 勢 差 UH間 的 關 系 。n 求 得 U/IM， 以 通 電 螺 線 管 中 心 點 磁 感 應 強 度 B的 理 論 值校

6、準 該 霍 爾 傳 感 器 的 靈 敏 度 K。 對 有 限 長 螺 線 管 ， B的 理 論值 為 MIDL NB 220 故 MIUNDLBIIUBUK 0 22 實驗內(nèi)容 .測 量 通 電 螺 線 管 內(nèi) 磁 感 應 強 度 分 布n 測 量 通 電 螺 線 管 內(nèi) 不 同 位 置 的 傳 感 器 的 輸 出 電 壓 U1（ 通正 向 勵 磁 電 流 ） 、 U2（ 通 反 向 勵 磁 電 流 ） 。 n 作 B-x關 系 曲 線 。 在 圖 上 標 出 均 勻 區(qū) 范 圍 （ 包 括 位 置 與 長度 ） ， 查 驗 螺 線 管 邊 緣 處 的 磁 感 應 強 度 是 否 等 于 螺 線 管中 央 處 的 一 半 。 注意事項n 集 成 霍 爾 元 件 的 V+和 V-極 性 不 能 接 反 ， 否 則 將 損 壞 元件 。n 拆 除 連 接 線 前 應 先 關 閉 電 源 。n 儀 器 應 預 熱 10分 鐘 后 才 能 開 始 測 量 數(shù) 據(jù) 。