1、 1Hall Effect-導體中載子之傳導行為 一、目的： 證明 Hall 電場 EH（或 Hall 電壓 UH）與外加磁場之正比關係，從而決定導體中，載子之正負電性及載子濃度。 二、原理： 又由 necBEnemEBEEjBERyEyBRyEBRExyxyyHyHjyHjHall1)()(2=vvv 機制說明：當電流密度 j受到外加磁場 B的 Lorentzs force 作用時，電子行進（假設每個電 子具有相等的費米速度） ，即ecnrecnRH0022=，22r ， 為每次碰撞所需時間，則 1=r )dyzBxyyxy=0y=0+ + t0 tt 0a a xj電流密度 xjj = 外
2、加磁場 zBB = 則由 Lorentzs force )()1(yxxVCBEeVdtdm +=+)()1(xxyVCBEeVdtdm =+在穩態飄移狀態下 = )0(dtVdvycxxVEmeV = xcyyVEmeV = 在左列情況中，tt 0 時， = 0yVxxcyEmceBEE = 2時向- y 方向偏折，於是在 0=y 與 dy = 處各堆積了負電荷與正電荷，因而對後來的偏折電子產生庫倫斥力，當時間大於或等於某個平衡所需時間0t 後，電子不再偏折，此時呈穩態飄移態。 dIBnecaBadInecyaEUyBadInecyjBnec)y(jBnec)y(BREQQHHQHjH=11
3、111vv三、儀器 數量 儀器 1 霍爾裝置板（銀） 1 霍爾裝置板（鎢） 2 三用電表 (2H-LH) 1 磁力計 (包含磁力探棒及萬用底座 ) 1 微電壓計 (方型銀幕顯示板 ) 1 交流電源供應器 1 雙線圈電磁鐵 1 直流電源供應器 1 零件箱（含四個金屬片、兩根固定軸、四孔底座、校正磁鐵 Shunt resister） 3四、儀器配置：五、步驟： 一、 1.確定各電流表的接線和檔位（ 15）都正確。兩個電源供應器的旋鈕都皆以歸 0。 2.打開微伏計的電源將 gain 的檔位放在510 的位置，暖機 10分鐘後按下 鈕 10 秒鐘，以便補償歸零。 3.注意，磁場線圈上的電流不能超過 5
4、 太久的時間 。 二、 測量，並繪出 IB-B 圖 1.將磁場電源供應器的輸出改到交流電，施以約 5，便於去磁（時間約 5 秒） 2.將霍爾探棒插入兩磁極間（ 注意方向）磁場電源供應器的輸出改回直流電。 43.每隔 0.5記錄磁力計上的讀數，並將其繪成 IB-B 圖（ IB最大部可超過 10A） 。 三、 對固定橫向電流 IQ，作 B-UH圖 1.確定銀薄的接線如下圖： 52.將橫向電源供應器旋鈕歸 0 後再 power on。 3.注意此時微伏計上的讀數， 若不是 0 則按下 鍵約 5 秒來補償歸 0。 4.慢慢增加橫向電流至 10 ( 指 IQ)。 5.每隔 0.5A(指 IB)，增加磁場
5、強度記錄相對應的霍爾電壓差(UH)(由 micro Voltmeter 上讀得 )。 6.IB最大做到 10為止。 7.將 IQ降到 5，重複 5、 6 兩步驟 8.繪出 B-UH圖，圖中的直線分別為對 IQ=20A 和 IQ=5A 所作，因我們的 IQ電表最大到 10，故我們只作 IQ=10A 和 IQ=5A的直線。 6四、 決定霍爾電壓差載子的極性一右手定則，若將 Iq 的方向反向，則發現微幅計上的讀直為負值，可知載子的極性。 五、 決定霍爾電位差載子的濃度和霍爾常數 Rh 值。 1.由dIBRUQHH= ， 可知HR 值，其中enRH=1，又可得 n 之值。 B 為磁場強度 I Q 為橫向電流 d 為銀箔的厚度 7e 為電子電荷 n 為載子濃度 R H 為霍爾常數 UH 為霍爾電壓差 2.理論值 R H =8.9 10-11m3C-1 n =6.6 1028m-3
