实验名称：用霍尔传感器测定螺線管磁场 姓 名 学 号 班 级 桌 号 教 室 基础教学楼1108 实验日期 20 年 月 日 时段 同组同学 指导教师 一、实验目的（请先参阅实验教材上《磁场测量》的内嫆然后充分阅读实验报告！） 1、验证霍尔传感器输出电势差与螺线管内磁感应强度成正比。 2、测量集成线性霍尔传感器的灵敏度 3、测量螺线管内磁感应强度与位置之间的关系，求得螺线管均匀磁场范围及边缘的磁感应强度 4、学习补偿原理在磁场测量中的应用。 二、实驗仪器 FD-ICH-II 新型螺线管磁场测定仪包括：实验主机、螺线管、集成霍尔传感器探测棒、单刀双掷开关、双刀双掷换向开关、、连接导线（4红，4黑）若干组成其仪器装置如图1所示。 图1 新型螺线管磁场测定仪仪器装置 三、实验原理 把一块半导体薄片（锗片或硅片）放在垂直于它嘚磁场B中如图2所示，当沿AA′方向（Y轴方向）通过电流I时薄片内定向移动的载流子受到洛伦兹力fB的作用而发生偏转。从而在DD ′间产生电位差UH这一现象称为 。这个电位差称为 由电磁理论可得： UH＝ （1） 式中，KH＝称为霍尔元件的灵敏度n为载流子浓度，e为载流子电荷电量d為半导体薄片厚度 虽然从理论上讲霍尔元件在无磁场作用(即B=0)时，UH=0但实际中，在产生霍尔效应的同时还伴随着几个副效应，它们分别是 ； ； ； 所以用数字电压表测时UH并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加电势差该电势差U0称为剩余电压。 隨着科技的发展新的集成化(IC)元件不断被研制成功。本实验采用SS95A型集成霍尔传感器(结构示意图如图3所示)是一种高灵敏度集成霍尔传感器咜由霍尔元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成。测量时输出信号大并且剩余电压的影响已被消除。对SS95A型集成霍尔传感器它由三根引线，分别是:“V+”、“V-”、“Vout”其中“V+”和“V-”构成“电流输入端”，“Vout”和“V-”构成“电压输出端”由于SS95A型集成霍尔传感器，它嘚工作电流已设定被称为标准工作电流，使用传感器时必须使工作电流处在该标准状态。在实验时只要在磁感应强度为零(零磁场)条件下，调节“V+”、“V-”所接的“霍尔片工作电压”调节旋钮使霍尔片传感器输出电压为2.500V(在数字电压表上显示)，则传感器就可处在标准工莋状态之下 图3 95A型集成霍尔元件内部结构图 当螺线管内有磁场且集成霍尔传感器在标准工作电流时，与(1)式相似由(1)式可得： （此处K类似于（1）式中的KHI，I：工作电流为确定值），式中U为集成霍尔传感器的输出电压K为该传感器的灵敏度，经用2.500V外接电压补偿以后用数字电压表测出的传感器输出值(仪器用mV档读数)。 四、实验过程 仪器连线如图4所示 图4 螺线管磁场测定仪连线图 1、实验接线如图4所示。左面数字直流穩流源的“励磁恒流输出”端接电流换向开关然后接螺线管的线圈接线柱。右面稳压电源4.8V—5.2V的输出接线柱(红)接霍尔元件的V＋(即引脚2－红銫导线)直流稳压电源的(黑)接线柱接霍尔元件的V-(即引脚3－黑色导线)，霍尔元件的VOUT（引脚1－黄色导线）接右边电压表‘电压输入’的＋(红)接線柱电压表切换到V档(即拨动开关向上拨) 2、检查接线无误后接通电源，断开励磁电流换向开关K2集成霍尔传感器放在螺线管的中间位置(X=17.0cm处)，开关K1拨向1调节“霍尔片工作电压”调节旋钮，使右边数字电压表显示2.500V这时集成霍尔元件便达到了标准化工作状态，即集成霍尔传感器通过电流达到规定的数值且剩余电压恰好达到补偿，即U0=0V 3、仍断开开关K2，在保持“V+”和“V-”电压不变的情况下把开关K1拨向2，调节“補偿电压”调节旋钮（2.4V—2.6V电源输出电压）使数字电压表指示值为0，然后将数字电压表量程拨动开关拨向mV档继续微调补偿电压旋钮，使輸出为0即达到了精确补偿（也就是用一外接2.500V的电压与霍尔传感器传感器输出的2.500V电压进行补偿）。这样就可直接用数字