霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例.docx

霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例1．霍尔元件的不等位电势差测定2）在坐标纸上作出不等位电势差与工作电流的关系曲线图 1 ：不等位电势差与工作电流的关系曲线（1）表一：霍尔元件不等位电势差与工作电流数据表（=0）I / mAs0.000.501.001.502.002.503.00V / mV0.000.030.060.090.120.150.182．励磁电流定，霍尔元件灵敏度测定（仪器公差取数字仪表显示数据末位的5倍，如霍尔工作电流示值误差：AmiS二0.05mA ；霍尔电压示值误差：AmVH = 0.05mVA m = 0.0 0 5 A励磁电流示值误差： IM ）⑴ 霍尔电压与霍尔电流关系测试数据表：表二： 霍尔电压与霍尔电流关系数据表格（V — I 、 I = 5 00 mA H S 丿，I / mAV / m VV / m VV / m Vi+ I , + IS0.250.28－0.230.22-0.290.260.500.56-0.440.44-0.560.500.750.85-0.670.67-0.850.761.001.12-0.880.88-1.121.001.251.41-1.101.11-1.411.261.501.69-1.321.32-1.681.501.751.97-1.541.54-1.961.752.002.25-1.761.77-2.242.012.252.54-1.971.99-2.522.262.502.82-2.192.21-2.802.512.753.10-2.412.44-3.082.763.003.39-2.632.66-3.363.01⑵利用逐差法计算霍尔元件灵敏度及其不确定度（P = 06 83 ）。

V_ A V^K = H = HH IB AI • BSSa）利用逐差法计算° Vh的平均值及不确定度估算（该部分逐差法计算可用数据处理软 件的逐差法进行计算）V - V = 1.7 5 - 0.2 6 = 1.4 9 mV , V - V = 2.0 1 - 0.5 0 = 1.5 1 mV ,H 7 H1 H8 H 21mV,V -V = 2.26-0.76 =1.5 0mV,V -V = 2.5 1-1.00 =1.5H 9 H 3 H 1 0 H 41mVV -V = 2.7 6-1.26 =1.5 0mV,V -V =3.01-1.5 0 =1.5H 11 H 5 H 12 H 6AV = 1.5 0mVH某次测量的标准偏差： S AVH0.0 082m V ，平均值的标准偏差：S— = 0.0 033m VAVH肖维涅系数J = " 6 = 1.7 3，C* S = 1.7 3 * 0.0 08 2 = 0.0 14 1 86m VAVHA V - A V > c * 根据肖维涅准则（坏值条件：Hi H n超过两个, 请说明后用作图法处理）S —A V”）检验无坏值出现（注：如坏值A VH 不确定度估算：=t S——=1.1 1 x 0.0 033 = 0.0 037mV vp A VHuAVHb)A I S+ uVH 7 B VH 1 BA m 0.0 5=2k =72 = 0.0 4 1 mVp <3 3u 2 + u 2 = \：'(0.0 037)2 + (0.0 41)2 = 0.0 41 mVA B(p = 0.6 8 3)uAVH0.0 41=0.0 271.5 0的不确定度估算（该部分计算也可用数据处理软件的逐差法进行计算）AI =1.5 0 mASA 0.0 5k '仪= =0.0 2 9mAp、h <3(p = 0.6 8 3)u—I 二 SAI Sc）磁感应强度B及其不确定度的计算螺线管参数：线圈匝数N=1800匝，有效长度2L=181mm,等效半径R=21mm0.0 29=0.0 191.5 0n =工=匝/mm2L181A 0.0 0 5 盲=盲= 0.0 029 Ap = 0.6 8 3 )IMu 0.0 029= = 0.0 05 8I 0.5 00d)霍尔元件灵敏度的计算IBs _KA VH :AI BS1.5 0=164m V / mA - T1.5 0 x 6.0 87 x 10-32 + E 2 + E 2 x 100%A V I BH S272 + 0.0 1 9 2 + 0.0 05 8 2 x 100% = 3.4 %x K = 0.0 34 x 164 = 6 mV / mA - THuK所以霍尔元件的灵敏度为:B = - 0 M- I—2 I[R 2 + (x + L )2 ]1/2■ R 2 + (X - L )211/2- 」丿u n Ix + Lx — L、u N IL—L0 M—2x 2L「R 2 + L2'1/2「R 2 + L2'1/2- -- -丿1/24兀 x 10-7 N / A2 x 1800 x 0.5 00 AK =(164 土 6 ) mV / mA - T ,( p = 0.6 83) HE K = 3.4 %3.霍尔工作电流一定，励磁电流与霍尔电压关系测试⑴表三：霍尔电压与励磁电流关系测试数据表格(Vh - Im)，I = 3.0 0mAI (mA)MV (m V )1V (mV )2V (mV )3V (mV )4Iv - V 1+ Iv - V 1+ I , + IS M+1 ,—IS M—I ,—IS M—I ,+1S MV = / 2 x 0.0 2102 + 0.0 9052 1/2 m=6.0 87 x 10 -3 T 2 3 4 / mVH 41001.17-0.020.02-1.160.601501.48-0.330.32-1.460.902001.80-0.630.64-1.771.212502.11-0.930.95-2.071.513002.41-1.241.26-2.381.823502.71-1.551.56-2.692.134003.02-1.871.87-3.002.444503.32-2.172.18-3.312.745003.62-2.492.49-3.613.05注：横坐标每格10mA，纵坐标每格O.lmVVVK = H =HH IB Tu NIS I x0 MS厂 q1/22xR 2 + L2VH x2 x「R 2 + L2° VH x °IMI xu NM S 0⑶用图解法确定霍尔元件的灵敏度及不确定度(P = 06 83 )。

1/2 xu N S0a) ° Vh，°【m最佳值及不确定度的确定 在图上取两点 P](85,0.50),P2(491,3.00)°IM°VHu°i mI — I = 491 - 85 = 406mAM M2 LVH2k -— V = 3.0 0 — 0.5 0 = 2.5 0 m VH,° m 2 + ° m 2p4.1 m A°m 取横坐标最小刻度值的一半)u 4.1E = 0.010ai MM 406MMuaVH半)=kp弋2 - 0.0 5=0.0 4 1 mV<3a m 取纵坐标最小刻度值的aV0.0412.50=0.0160.0 5= 0.0 2 9 m A=16 9 m V / mA - TMHS10)2 + (0.0 16)2 + (0.0 097)2 = 2.1 %b）IS 不确定度的确定：au = k 仪=1S 卩、；3u 0.0 29E = ^^ = = 0.0 097IS a I 3.0 0Sc) K H 最佳值及不确定度的计算斜率为 a v 2.5 0m 斜率为 k = h = = 0.0 0616m V / mAaI 406M1/2aVu = E x K = 2.1 % x 169 = 4 mV / mA - TK H K H H■: K = (169 土 4 ) mV / mA - T ,( p = 0.6 83) HE = 2.1 %4．实验结果（1） 励磁电流为零情况下，不等位电势差与霍尔元件工作电流为线性关系曲线，该曲线斜 率即为霍尔元件的不等位电阻；（2） 磁感应强度一定时，采用逐差法计算的霍尔元件灵敏度为：K = (164 土 6 ) mV / mA - T ,( p = 0.6 83)HE K = 3.4 %采用图解法测定的霍尔元件灵敏度为：（3）霍尔元件工作电流一定时,K = (169 土 4 ) mV / mA - T ,( p = 0.6 83)HE = 2.1 % H 5.讨论(略)2 x 212 + (181/2 )2 * * 1/2=0.0 0616 x 3.0 0 x 4 x 3.1 4 x 10-7 x 1 800。