霍尔效应实验中如何减小或消除附加电压所产生的影响?

2025年03月13日 05:50
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霍尔效应实验中附加电压产生的原因、特点及其消除方法如下。
1.不等势电压
由横向电极位置不对称而产生的电压降V0,它与外磁场B无关,仅与工作电流IS的方向有关。
2.爱廷豪森效应
从微观来看,当霍尔电压达到一个稳定值VH时,速度为v的载流子的运动达到动态平衡。但从统计的观点看,元件中速度大于v和小于v的载流子也有。因速度大的载流子所受的洛仑兹力大于电场力,而速度小的载流子所受的洛仑兹力小于电场力,因而速度大的载流子会聚集在元件的一侧,而速度小的载流子聚集在另一侧,又因速度大的载流子的能量大,所以有快速粒子聚集的一侧温度高于另一侧。这种由于温差而产生电压的现象称为爱廷豪森效应。该电压用VE表示,它不仅与外磁场B有关,还与电流IS有关。
3.能斯脱效应
在元件上接出引线时,不可能做到接触电阻完全相同。当电流IS通过不同接触电阻时会产生不同的焦耳热,并因温差产生一个附加电压VN,这就是能斯脱效应。它与电流IS无关,只与外磁场B有关。
4.里记-勒杜克效应
由能斯脱效应产生的电流也有爱廷豪森效应,由此而产生附加电压VRL,称为里记-勒杜克效应。VRL与IS无关,只与外磁场B有关。因此,在确定磁场B和工作电流IS的条件下,实际测量的电压包括VH,V0,VE,VN,VRL 5个电压的代数和。测量时可用改变IS和B的方向的方法,抵消某些因素的影响。例如测量时首先任取某一方向的IS和B为正,用IS+、B+表示,当改变它们的方向时为负,用IS-、B-表示,保持IS、B的数值不变,取(IS+,B+)、(IS-、B+)、(IS+、B-)、(IS-,B-)四种条件进行测量,测量结果分别为:
V1= VH+V0+VE+VN+VRL
V2=-VH-V0-VE+VN+VRL
V3=-VH+V0-VE-VN-VRL
V4=VH-V0+VE-VN-VRL
从上述结果中消去V0,VN和VRL,得到
VH=(V1-V2-V3+V4)-VE
一般地VE比VH小得多,在误差范围内可以忽略不计。