集成霍爾傳感器測螺線管磁場第一頁，共十頁，2022年，8月28日實驗?zāi)康臏y量螺線管勵磁電流與霍爾傳感器輸出電壓關(guān)系，證明霍爾電勢差與磁感應(yīng)強度成正比。校準(zhǔn)集成霍爾傳感器靈敏度。研究螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強度的空間分布。第二頁，共十頁，2022年，8月28日實驗原理如圖1所示，若電流I流過厚度為d的半導(dǎo)體薄片，且磁感應(yīng)強度為B的磁場垂直作用于該半導(dǎo)體，則載流子受到洛倫茲力fB的作用，其運動方向發(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(yīng)。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(dá)到fE=fB，UH也就達(dá)到一個穩(wěn)定值?？梢宰C明:第三頁，共十頁，2022年，8月28日實驗原理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(yīng)產(chǎn)生的各種副效應(yīng)，以及電極安裝的不對稱，半導(dǎo)體材料結(jié)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(yīng)用中，一般是采用電壓補償法消除剩余電壓U0，如圖2所示。第四頁，共十頁，2022年，8月28日實驗原理集成化(IC)高靈敏度95A型集成霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(磁感應(yīng)強度為零時，調(diào)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(yīng)強度B的關(guān)系如圖4所示。該關(guān)系可表示為：第五頁，共十頁，2022年，8月28日實驗儀器第六頁，共十頁，2022年，8月28日實驗儀器第七頁，共十頁，2022年，8月28日實驗內(nèi)容1.測量集成霍爾傳感器的輸出電壓U與IM的關(guān)系。作U-IM曲線并求斜率U/IM。從實驗結(jié)果說明磁感應(yīng)強度B與霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電勢差UH間的關(guān)系。求得U/IM，以通電螺線管中心點磁感應(yīng)強度B的理論值校準(zhǔn)該霍爾傳感器的靈敏度K。對有限長螺線管，B的理論值為故

第八頁，共十頁，2022年，8月28日實驗內(nèi)容2.測量通電螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強度分布在保持V+和V-電壓不變的情況下，把開關(guān)K1扳向2，K2斷開。集成霍爾傳感器處于零磁場條件下，調(diào)節(jié)2.4-2.6伏電源電壓補償傳感器輸出的2.500V電壓，使數(shù)字電壓表指示值為0.0mV。其好處是可改用mV表讀數(shù)提高讀數(shù)靈敏度。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）。作B-x關(guān)系曲線。在圖上標(biāo)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(yīng)強度是否等于螺線管中央處的一半。第九頁，共十頁，2022年，8月28日注意事項集成霍爾元件的V+和V-極性不