霍尔效应法测量磁场不确定度分析
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发布时间：2024-09-06 00:16
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时间：2024-10-17 17:57
1、霍尔效应测磁场的实验原理
霍尔效应中霍尔电压uh与所加磁场和霍尔元件的工作电流i的关系为:uh=khib
(1)用已对kh定标的霍尔元件支撑探头，分别测出i和uh.即可得:b=-uh
(2)kgl
2、误差来源分析
由实验原理知，霍尔效应测磁场的关键就是霍尔电压uh的测定，在测霍尔电压是，实际上存在着多种副效应，产生各种附加电压，对实验结果的精确度产生很大影响，现分析如下:
2.1不等位电势差(u)
由于霍尔元件材料本身不均匀，加之制作水平的限制，焊接时很难保证电压输出端绝对对称地焊接在霍尔元件的两侧，因此即使不加磁场，只要在霍尔元件上通以电流，两电压输出电极间也会产生一个电势差，这就是不等位电势差。不等位电势差uo的大小与通过霍尔元件的电流i有关，还与两电极所处两等势面之间的电阻r。有关,三者之间关系
是表述为:uo=ir。
与其他效应相比，不等位电势差与霍尔电压的数量级相差无几，对实验结果精确度的影响最大。
2.2 厄廷好森效应(∪p)
由于载流子在其运动方向上速率的统计分布,一部分速度大于平均速度，- 部分速度小于平均速度，导致载流子在磁场中受到的作用力并不相等,因此产生不同的偏转，从而霍尔元件一面 出现的快载流子多，-面出现的慢载流子多。载流子运动的动能在面上转化为热能，引起两边温度差，产生温差电动势,就是厄廷好森效应。up的符号随i、b的换向而改变。
2.3里纪--勒杜克效应(url)
在载流子运动方向有热传导，载流子扩散速度在冷热两端不同，因此载流子在冷热两端会有横向运动横向动能转化为热能，引起两边温度差，产生温差电动势，就是里纪一勒杜克效应。u rl的符号只随b的换向而改变，与i的换向无关。
2.4能斯脱效应 (un)
由于霍尔元件两电流输入端的接触电阻不可能完全相同，当电流i通过不同的接触电阻时，一端吸热，温度升高，另一端放热，温度降低，于是出现温度差，在两端之间出现热扩散电流，在磁场.作用下，霍尔元件两电流输入端之间产生一附加电压，这就是能斯脱效应。uv的符号随b的换向而改变，与1的换向无关。
2.5其他热磁效应
霍尔元件外部温度梯度在霍尔电极之间产生的电压，及霍尔元件及外电路因绝缘不足等原因在测量回路产生的泄露分压一起产生一 一个附加电压，记作u。o
