第一篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告霍爾效應(yīng)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告霍爾效應(yīng)

一、實(shí)驗(yàn)名稱：霍爾效應(yīng)原理及其應(yīng)用

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、了解霍爾效應(yīng)產(chǎn)生原理；

2、測(cè)量霍爾元件的、曲線，了解霍爾電壓與霍爾元件工作電流、直螺線管的勵(lì)磁電流間的關(guān)系；

3、學(xué)習(xí)用 霍爾元件測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的原理和方法，測(cè)量長(zhǎng)直螺旋管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度及分 布；

4、學(xué)習(xí)用對(duì)稱交換測(cè)量法(異號(hào)法)消除負(fù)效應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。

三、儀器用具：YX-04 型霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀(儀器資產(chǎn)編號(hào))

四、實(shí)驗(yàn)原理：

1、霍爾效應(yīng)現(xiàn)象及物理解釋霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛 侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體材料中，這 種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附 加的橫向電場(chǎng)。對(duì)于圖1 所示。半導(dǎo)體樣品，若在x 方向通以電流，在z 方向 加磁場(chǎng)，則在y 方向即樣品A、A′電極兩側(cè)就開始聚積異號(hào)電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的 電場(chǎng)，電場(chǎng)的指向取決于樣品的導(dǎo)電類型。顯然，當(dāng)載流子所受的橫向電場(chǎng)力 時(shí)電荷不斷聚積，電場(chǎng)不斷加強(qiáng)，直到樣品兩側(cè)電荷的積累就達(dá)到平衡，即樣 品

A、A′間形成了穩(wěn)定的電勢(shì)差(霍爾電壓)。設(shè)為霍爾電場(chǎng)，是載流子在電流 方向上的平均漂移速度；樣品的寬度為，厚度為，載流子濃度為，則有：(1-1)

因?yàn)椋指鶕?jù)，則(1-2)其中稱為霍爾系數(shù)，是反映材料霍爾效應(yīng)強(qiáng)弱的重要 參數(shù)。只要測(cè)出、以及知道和，可按下式計(jì)算：(1-3)(1-4)為霍爾元件靈敏度。

根據(jù)RH 可進(jìn)一步確定以下參數(shù)。(1)由的符號(hào)(霍爾電壓的正負(fù))判斷樣品的導(dǎo) 電類型。判別的方法是按圖1 所示的和的方向(即測(cè)量中的+，+)，若測(cè)得的 <0(即A′的電位低于A 的電位)，則樣品屬N 型，反之為P 型。(2)由求載流子 濃度，即。應(yīng)該指出，這個(gè)關(guān)系式是假定所有載流子都具有相同的漂移速度得 到的。嚴(yán)格一點(diǎn)，考慮載流子的速度統(tǒng)計(jì)分布，需引入的修正因子(可參閱黃昆、謝希德著《半導(dǎo)體物理學(xué)》)。(3)結(jié)合電導(dǎo)率的測(cè)量，求載流子的遷移率。電 導(dǎo)率與載流子濃度以及遷移率之間有如下關(guān)系：(1-5)

2、霍爾效應(yīng)中的副效應(yīng) 及其消除方法上述推導(dǎo)是從理想情況出發(fā)的，實(shí)際情況要復(fù)雜得多。產(chǎn)生上述 霍爾效應(yīng)的同時(shí)還伴隨產(chǎn)生四種副效應(yīng)，使的測(cè)量產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，如圖 2 所示。

(1)厄廷好森效應(yīng)引起的電勢(shì)差。由于電子實(shí)際上并非以同一速度v 沿y 軸負(fù)向 運(yùn)動(dòng)，速度大的電子回轉(zhuǎn)半徑大，能較快地到達(dá)接點(diǎn)3 的側(cè)面，從而導(dǎo)致3 側(cè) 面較4 側(cè)面集中較多能量高的電子，結(jié)果3、4 側(cè)面出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。

可以證明。的正負(fù)與和的方向有關(guān)。(2)能斯特效應(yīng)引起的電勢(shì)差。焊點(diǎn)1、2 間接觸電阻可能不同，通電發(fā)熱程度不同，故1、2 兩點(diǎn)間溫度可能不同，于是 引起熱擴(kuò)散電流。與霍爾效應(yīng)類似，該熱擴(kuò)散電流也會(huì)在 3、4 點(diǎn)間形成電勢(shì)差。

若只考慮接觸電阻的差異，則的方向僅與磁場(chǎng)的方向有關(guān)。(3)里紀(jì)-勒杜克效 應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)差。上述熱擴(kuò)散電流的載流子由于速度不同，根據(jù)厄廷好森效應(yīng) 同樣的理由，又會(huì)在3、4 點(diǎn)間形成溫差電動(dòng)勢(shì)。的正負(fù)僅與的方向有關(guān)，而與 的方向無關(guān)。(4)不等電勢(shì)效應(yīng)引起的電勢(shì)差。由于制造上的困難及材料的不均 勻性，3、4 兩點(diǎn)實(shí)際上不可能在同一等勢(shì)面上，只要有電流沿x 方向流過，即 使沒有磁場(chǎng)，3、4 兩點(diǎn)間也會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差。的正負(fù)只與電流的方向有關(guān)，而與 的方向無關(guān)。綜上所述，在確定的磁場(chǎng)和電流下，實(shí)際測(cè)出的電壓是霍爾

效應(yīng) 電壓與副效應(yīng)產(chǎn)生的附加電壓的代數(shù)和?？梢酝ㄟ^對(duì)稱測(cè)量方法，即改變和磁 場(chǎng)的方向加以消除和減小副效應(yīng)的影響。在規(guī)定了電流和磁場(chǎng)正、反方向后，可以測(cè)量出由下列四組不同方向的和組合的電壓。即：，：，：，：，：然后 求，，的代數(shù)平均值得：

通過上述測(cè)量方法，雖然不能消除所有的副效應(yīng)，但較小，引入的誤差不 大，可以忽略不計(jì)，因此霍爾效應(yīng)電壓可近似為(1-6)

3、直螺線管中的磁場(chǎng)分 布

1、以上分析可知，將通電的霍爾元件放置在磁場(chǎng)中，已知霍爾元件靈敏度，測(cè)量出和，就可以計(jì)算出所處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。(1-7)

2、直螺旋管離中點(diǎn)處 的軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度理論公式：(1-8)式中，是磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率，為螺旋管的匝數(shù)，為通過螺旋管的電流，為螺旋管的長(zhǎng)度，是螺旋管的內(nèi)徑，為離螺旋管中點(diǎn)的 距離。X=0 時(shí)，螺旋管中點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(1-9)

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)量霍爾元件的、關(guān)系；

1、將測(cè)試儀的“調(diào)節(jié)”和“調(diào)節(jié)”旋 鈕均置零位(即逆時(shí)針旋到底)，極性開關(guān)選擇置“0”。

2、接通電源，電流表顯 示“0.000”。有時(shí)，調(diào)節(jié)電位器或調(diào)節(jié)電位器起點(diǎn)不為零，將出現(xiàn)電流表指示末 位數(shù)不為零，亦屬正常。電壓表顯示“0.0000”。

3、測(cè)定關(guān)系。取=900mA，保持 不變；霍爾元件置于螺旋管中點(diǎn)(二維移動(dòng)尺水平方向14.00cm 處與讀數(shù)零點(diǎn)對(duì) 齊)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“調(diào)節(jié)”旋鈕，依次取值為1.00，2.00，…，10.00mA，將和極 性開關(guān)選擇置“+”和“-”改變與的極性，記錄相應(yīng)的電壓表讀數(shù)值，填入數(shù)據(jù)記 錄表 1。

4、以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，并對(duì)曲線作定性討論。

5、測(cè)定關(guān)系。

取=10 mA,保持不變；霍爾元件置于螺旋管中點(diǎn)(二維移動(dòng)尺水平方向14.00cm 處與讀數(shù)零點(diǎn)對(duì)齊)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“調(diào)節(jié)”旋鈕，依次取值為0，100，200，…，900 mA，將和極性開關(guān)擇置“+”和“-”改變與的極性，記錄相應(yīng)的電壓表讀數(shù)值，填入數(shù)據(jù)記錄表2。

6、以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，并對(duì)曲線作定性討論。測(cè) 量長(zhǎng)直螺旋管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度

1、取=10 mA，=900mA。

2、移動(dòng)水平調(diào)節(jié)螺釘，使霍爾元件在直螺線管中的位置(水平移動(dòng)游標(biāo)尺上讀出)，先從 14.00cm 開始，最后到0cm 點(diǎn)。改變和極性，記錄相應(yīng)的電壓表讀數(shù)值，填入數(shù)據(jù)記錄表3，計(jì)算出直螺旋管軸向?qū)?yīng)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

3、以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，并對(duì)曲線作定性討論。

4、用公式(1-8)計(jì)算長(zhǎng)直螺旋管中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度的理 論值，并與長(zhǎng)直螺旋管中心磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量值比較，用百分誤差的形式表示 測(cè)量結(jié)果。式中,其余參數(shù)詳見儀器銘牌所示。

六、注意事項(xiàng)：

1、為了消除副 效應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)中采用對(duì)稱測(cè)量法，即改變和的方向。

2、霍爾元件的工作電 流引線與霍爾電壓引線不能搞錯(cuò)；霍爾元件的工作電流和螺線管的勵(lì)磁電流要 分清，否則會(huì)燒壞霍爾元件。

3、實(shí)驗(yàn)間隙要斷開螺線管的勵(lì)磁電流與霍爾元件 的工作電流，即和的極性開關(guān)置0 位。

4、霍耳元件及二維移動(dòng)尺容易折斷、變 形，要注意保護(hù)，應(yīng)注意避免擠壓、碰撞等，不要用手觸摸霍爾元件。

七、數(shù) 據(jù)記錄：KH=23.09，N=3150 匝，L=280mm,r=13mm 表1 關(guān)系(=900mA)(mV)(mV)(mV)(mV)

1.00 0.28-0.27 0.31-0.30 0.29 2.00 0.59-0.58 0.63-0.64 0.613.00 0.89-0.87 0.95-0.96 0.904.00 1.20-1.16 1.27-1.29 1.235.00 1.49-1.46

1.59-1.61 1.546.00 1.80-1.77 1.90-1.93 1.857.00 2.11-2.07 2.22-2.25

2.178.00 2.41-2.38 2.65-2.54 2.479.00 2.68-2.69 2.84-2.87 2.7710.00

2.99-3.00 3.17-3.19 3.09 表2 關(guān)系(=10.00mA)

(mV)(mV)(mV)(mV)

0-0.10 0.08 0.14-0.16 0.12 100 0.18-0.20 0.46-0.47 0.33200 0.52-0.54

0.80-0.79 0.66300 0.85-0.88 1.14-1.15 1.00400 1.20-1.22 1.48-1.49

1.35500 1.54-1.56 1.82-1.83 1.69600 1.88-1.89 2.17-2.16 2.02700

2.23-2.24 2.50-2.51 2.37800 2.56-2.58 2.84-2.85 2.71900 2.90-2.92

3.18-3.20 3.05 表3 關(guān)系=10.00mA，=900mA(mV)(mV)(mV)(mV)B×10-3T 00.54-0.56-0.73-0.74 2.88 0.5 0.95-0.99 1.17-1.18 4.641.0 1.55-1.58

1.80-1.75 7.232.0 2.33 2.37-2.88-2.52 10.574.0 2.74-2.79 2.96-2.94 12.306.0 2.88-2.9

第二篇：實(shí)驗(yàn)報(bào)告,霍爾效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告——霍爾效應(yīng)

勾天杭

PB05２10273

4+ 數(shù)據(jù)處理: 1、保持 Im＝0．45Ａ不變,作Ｖh-Ｉs 曲線注意有效位數(shù)得選取 1 3、5 1。５ 5.2３2５ ２ 6、9７25 2。5 8.715 3 1０、4５5 ３。5 １2。1８7５ 4 13.92 4.５ 1５、6575

Lｉnear Regｒeｓsioｎ for Data1_Ｆ:

處理數(shù)據(jù)要有誤差分析 Y = A ＋ Ｂ ＊ X Parａmeter rorrE eulａV?－-————-——－——－－—－-—－-－——-—--—-—－－--——－--—－--—－-－——--—--—-——-— A 8６3０0。0 935２0、0

?B 42１00、０ 447４、３

?—－－—-－——---—－—-—－—-－---－—-———-—－-－-－——---——-———--—－－—-—-—--— R

DＳ? N

Ｐ?--——-－—－-－-—-—---—－——--—－--—－－-——－——----——－-－—－－－-—－-—-—-—-— 1 １0０0。0＜?8?1０４00.0?-———--—----－ ——-— － — －-—--－ － － －-－-－ ——-— － —— －—————————--—－—－-—－—－— 2、保持 Is=4。５mA 不變,作 Vh—Ｉm 曲線有效數(shù)字得保留 Im Ｖh 0。１ 3.3７７5

0。１5 5.05 0、2 6。7825 ０。25 8。５3７5 0.3 1０.3 0.35 12、14５ 0。４ 13、9075 0。45 １５、６5２5

Lｉneaｒ Regresｓｉon foｒ Ｄａｔａ３_F: Y = A + Ｂ * X Paｒametｅr eulaＶ? Errｏr--——-— －-—— －--—-—— － － － － －----—--－ —--－-—— －-—---—--————---—-—---－ A

—0。２2５5１ 3４６4０、0?B

３5、２5２98 ０。15586 －-——-－ ———---—— －-———---——-－ － —-－ － —-— － －---—--———— －——-———－－——－--R

Ｎ?DS?

Ｐ?-－--－-—－—－－-—--—----—－—--－——－—－-－－－---—-－－——-－—－－-———-－—－---0。9９9９4 1000、0＜?８?１5050、0?—－——-—－-－—--——-－—--——--－-－-——-－—----－－———----－—－———－-－---—-－ 3、在零電場(chǎng)下取 Iｓ＝0。1mA,測(cè)得 Vσ=9、21ｍV;—9、2０mV

４、確定樣品得導(dǎo)電類型:

假設(shè)樣品中得載流子為空穴,則載流子得速度方向與電流一致。可以判定,此時(shí)正電荷受力向上,即上邊積累正電荷,下邊無電荷、如果實(shí)驗(yàn)測(cè)得Ｕ 粉白 >0,說明假設(shè)就是正確得。反之,載流子為電子、實(shí)驗(yàn)結(jié)果為 U 粉白 〈0?！噍d流子為電子。

下面計(jì)算 R Ｈ ,ｎ,σ,μ。

線圈參數(shù)=4400GS／Ａ;d=0．20mｍ;b=3.0mm;L=５。0ｍm 取步驟一中得數(shù)據(jù),Im=0。45A;由線性擬合所得直線得斜率為 3、4７４4(Ω)。結(jié)合;B=Im＊線圈參數(shù)=19８0GS=0、198T;有Ω。

若取 d 得單位為ｃm;磁場(chǎng)單位 GS;電位差單位Ｖ;電流單位Ａ;電量單位 C;代入數(shù)值,得Ｒ Ｈ

=3５09。5cm 3 ／C。n=１/R H ｅ＝1.78*1０ 15 cm— 3。

＝0。０9053(Ｓ/m);

=3。１７7１5(cm2 /Vs)。

思考題: 1、若磁場(chǎng)不恰好與霍爾元件片底法線一致,對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響,如果用實(shí)驗(yàn)方法判斷 B 與元件發(fā)現(xiàn)就是否一致？ 如左圖,若磁場(chǎng)方向與法線不一致,載流子不但在上下方向受力,前后也受力(為洛侖茲力得兩個(gè)分量);而我們把洛侖茲力上下方向得分量當(dāng)作合得洛侖茲力來算,導(dǎo)致測(cè)得得 Vh 比真實(shí)值小。從而,ＲＨ偏小,n 偏大;σ偏大;μ不受影響?？蓽y(cè)量前后兩個(gè)面得電勢(shì)差。若不為零,則磁場(chǎng)方向與法線不一致。

2、能否用霍爾元件片測(cè)量交變磁場(chǎng)？電荷交替在上下面積累,不會(huì)形成固定得電勢(shì)差,所以不可能測(cè)量交變得磁場(chǎng) 我認(rèn)為可以用霍爾元件側(cè)交變磁場(chǎng)。由于霍爾效應(yīng)建立所需時(shí)間很短(1０－12～10-1４s),因此霍爾元件使用交流電或者直流電都可、交流電時(shí),得到得霍爾電壓也就是交變得、根據(jù)本試驗(yàn)中得方法,可求得磁感應(yīng)強(qiáng)度得有效值;磁場(chǎng)得頻率應(yīng)與磁化電流得頻率一致。

第三篇：《霍爾效應(yīng)》教案

《霍爾效應(yīng)》教案

一、教學(xué)目標(biāo)

【知識(shí)與技能】

知道霍爾效應(yīng)的原理，了解霍爾效應(yīng)在生活中的應(yīng)用。

【過程與方法】

通過觀察實(shí)物，思考交流，分析霍爾效應(yīng)的原理，了解物理學(xué)科在生活中的應(yīng)用。

【情感態(tài)度與價(jià)值觀】

增加對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)物理學(xué)在生活中無處不在的特點(diǎn)，養(yǎng)成科學(xué)思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣和態(tài)度。

二、教學(xué)重難點(diǎn)

【重點(diǎn)】

霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生過程。

【難點(diǎn)】

霍爾效應(yīng)的應(yīng)用。

三、教學(xué)方法

觀察法、討論法、問答法、多媒體展示等。

四、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：新課導(dǎo)入

展示霍爾元件的實(shí)物，并介紹他的作用：能夠精確測(cè)量出磁場(chǎng)的變化，在很多領(lǐng)域中都發(fā)揮著很大的作用，例如電機(jī)中測(cè)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，錄像機(jī)的磁鼓，電腦中的散熱風(fēng)扇等。

教師提問：這個(gè)元件是怎樣工作的呢?今天我們就一起來做個(gè)課題研究——霍爾效應(yīng)。

環(huán)節(jié)二：新課探究

展示多媒體：動(dòng)畫模擬產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的過程，請(qǐng)學(xué)生找到條件并進(jìn)行總結(jié)。

回答：有一個(gè)矩形導(dǎo)體，并且有電流，加載與電流方向垂直的磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)矩形導(dǎo)體上會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差。

補(bǔ)充回答：電勢(shì)差的方向是上下的，說明與電流和磁場(chǎng)構(gòu)成的面垂直。

點(diǎn)評(píng)總結(jié)，歸納出霍爾效應(yīng)的原理。

教師展示一些霍爾元件的例子說明探測(cè)磁場(chǎng)大小的作用。

問題：為什么霍爾元件能探測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小呢?

回答：應(yīng)該是產(chǎn)生的電勢(shì)差發(fā)生變化，也就是說霍爾效應(yīng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，能導(dǎo)致電勢(shì)差的變化。

問題：很對(duì)，電勢(shì)差大小還與什么有關(guān)呢?結(jié)合教材互相交流一下。

回答：還應(yīng)該與電流大小、矩形導(dǎo)體厚度有關(guān)系。

環(huán)節(jié)三：應(yīng)用提升

向?qū)W生介紹霍爾傳感器的原理和作用：霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。

開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。

線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測(cè)量。

第四篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范本

Yls

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范本

Yls

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范本

Yls

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范本

第五篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

摘要：熱敏電阻是阻值對(duì)溫度變化非常敏感的一種半導(dǎo)體電阻，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和用途，在自動(dòng)控制、無線電子技術(shù)、遙控技術(shù)及測(cè)溫技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)通過用電橋法來研究熱敏電阻的電阻溫度特性，加深對(duì)熱敏電阻的電阻溫度特性的了解。關(guān)鍵詞：熱敏電阻、非平衡直流電橋、電阻溫度特性

1、引言

熱敏電阻是根據(jù)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率與溫度有很強(qiáng)的依賴關(guān)系而制成的一種器件，其電阻溫度系數(shù)一般為（-0.003~+0.6）℃-1。因此，熱敏電阻一般可以分為: ⅰ、負(fù)電阻溫度系數(shù)（簡(jiǎn)稱ntc）的熱敏電阻元件 常由一些過渡金屬氧化物（主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物）在一定的燒結(jié)條件下形成的半導(dǎo)體金屬氧化物作為基本材料制成的，近年還有單晶半導(dǎo)體等材料制成。國產(chǎn)的主要是指mf91~mf96型半導(dǎo)體熱敏電阻。由于組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內(nèi)基本已全部電離，即載流子濃度基本上與溫度無關(guān)，因此這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷移率與溫度的關(guān)系，隨著溫度的升高，遷移率增加，電阻率下降。大多應(yīng)用于測(cè)溫控溫技術(shù)，還可以制成流量計(jì)、功率計(jì)等。ⅱ、正電阻溫度系數(shù)（簡(jiǎn)稱ptc）的熱敏電阻元件 常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素采用陶瓷工藝，高溫?zé)贫?。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴于載流子濃度，而遷移率隨溫度的變化相對(duì)可以忽略。載流子數(shù)目隨溫度的升高呈指數(shù)增加，載流子數(shù)目越多，電阻率越小。應(yīng)用廣泛，除測(cè)溫、控溫，在電子線路中作溫度補(bǔ)償外，還制成各類加熱器，如電吹風(fēng)等。

2、實(shí)驗(yàn)裝置及原理

【實(shí)驗(yàn)裝置】 【實(shí)驗(yàn)原理】 根據(jù)半導(dǎo)體理論，一般半導(dǎo)體材料的電阻率 和絕對(duì)溫度 之間的關(guān)系為（1—1）式中a與b對(duì)于同一種半導(dǎo)體材料為常量，其數(shù)值與材料的物理性質(zhì)有關(guān)。因而熱敏電阻的電阻值 可以根據(jù)電阻定律寫為 式中 為兩電極間距離，為熱敏電阻的橫截面。對(duì)某一特定電阻而言，與b均為常數(shù)，用實(shí)驗(yàn)方法可以測(cè)定。為了便于數(shù)據(jù)處理，將上式兩邊取對(duì)數(shù)，則有（1—3）上式表明 與 呈線性關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中只要測(cè)得各個(gè)溫度 以及對(duì)應(yīng)的電阻 的值，以 為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，則得到的圖線應(yīng)為直線，可用圖解法、計(jì)算法或最小二乘法求出參數(shù) a、b的值。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù) 下式給出（1—4）從上述方法求得的b值和室溫代入式（1—4），就可以算出室溫時(shí)的電阻溫度系數(shù)。熱敏電阻 在不同溫度時(shí)的電阻值，可由非平衡直流電橋測(cè)得。非平衡直流電橋原理圖如右圖所示，b、d之間為一負(fù)載電阻，只要測(cè)出，就可以得到 值。

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當(dāng)負(fù)載電阻 →，即電橋輸出處于開 路狀態(tài)時(shí)，=0，僅有電壓輸出，用 表示，當(dāng) 時(shí)，電橋輸出 =0，即電橋處于平衡狀態(tài)。為了測(cè)量的準(zhǔn)確性，在測(cè)量之前，電橋必須預(yù)調(diào)平衡，這樣可使輸出電壓只與某一臂的電阻變化有關(guān)。（1—5）在測(cè)量mf51型熱敏電阻時(shí)，非平衡直流電橋所采用的是立式電橋，且，則（1—6）式中r和 均為預(yù)調(diào)平衡后的電阻值，測(cè)得電壓輸出后，通過式（1—6）運(yùn)算可得△r，從而求的 =r4+△r。

3、熱敏電阻的電阻溫度特性研究

根據(jù)橋式，預(yù)調(diào)平衡，將“功能轉(zhuǎn)換”開關(guān)旋至“電壓“位置，按下g、b開關(guān)，打開實(shí)驗(yàn)加熱裝置升溫，每隔2℃測(cè)1個(gè)值，并將測(cè)量數(shù)據(jù)列表（表二）。

溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 電阻ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

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表二 非平衡電橋電壓輸出形式（立式）測(cè)量mf51型熱敏電阻的數(shù)據(jù) 溫度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4 0.0-12.5-27.0-42.5-58.4-74.8-91.6-107.8-126.4-144.4 4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差

通過實(shí)驗(yàn)所得的mf51型半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為。根據(jù)所得表達(dá)式計(jì)算出熱敏電阻的電阻～溫度特性的測(cè)量值，與表一所給出的參考值有較好的一致性，如下表所示： 表三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較 溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 參考值rt ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748 相對(duì)誤差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00

從上述結(jié)果來看，基本在實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi)。但我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，電阻值變小，但是相對(duì)誤差卻在變大，這主要是由內(nèi)熱效應(yīng)而引起的。

5、內(nèi)熱效應(yīng)的影響

在實(shí)驗(yàn)過程中，由于利用非平衡電橋測(cè)量熱敏電阻時(shí)總有一定的工作電流通過，熱敏電阻的電阻值大，體積小，熱容量小，因此焦耳熱將迅速使熱敏電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的高于外界溫度的附加內(nèi)熱溫升，這就是所謂的內(nèi)熱效應(yīng)。在準(zhǔn)確測(cè)量熱敏電阻的溫度特性時(shí)，必須考慮內(nèi)熱效應(yīng)的影響。本實(shí)驗(yàn)不作進(jìn)一步的研究和探討。

6、實(shí)驗(yàn)小結(jié)

通過實(shí)驗(yàn)，我們很明顯的可以發(fā)現(xiàn)熱敏電阻的阻值對(duì)溫度的變化是非常敏感的，而且隨著溫度上升，其電阻值呈指數(shù)關(guān)系下降。因而可以利用電阻—溫度特性制成各類傳感器，可使微小的溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓纬纱蟮男盘?hào)輸出，特別適于高精度測(cè)量。又由于元件的體積小，形狀和封裝材料選擇性廣，特別適于高溫、高濕、振動(dòng)及熱沖擊等環(huán)境下作溫濕度傳感器，可應(yīng)用與各種生產(chǎn)作業(yè)，開發(fā)潛力非常大。

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