霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一,在現(xiàn)代汽車上廣泛應(yīng)用霍爾器件:ABS系統(tǒng) 中的速度傳感器、汽車速度表等.如圖1,在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B,在M、N間出現(xiàn)電壓U
H,這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),U
H稱為霍爾電壓,且滿足U
H=k
,式中k為霍爾系數(shù),由半導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定,d為薄片的厚度.利用霍爾效應(yīng)可以測(cè)出磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(1)為了便于改變電流方向作研究,設(shè)計(jì)如圖2的測(cè)量電路,S
1、S
2均為單刀雙擲開(kāi)關(guān),虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片(未畫(huà)出).為使電流從P端流入,Q端流出,應(yīng)將S
1擲向
(填“a”或“b”),S
2擲向
(填“c”或“d”).
(2)已知某半導(dǎo)體薄片厚度d=0.40mm,霍爾系數(shù)為1.5×10
-3V?m?A
-1?T
-1,保持待測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,改變電流I的大小,測(cè)量相應(yīng)的U
H值,記錄數(shù)據(jù)如表.
I(×10-3A) |
3.0 |
6.0 |
9.0 |
12.0 |
15.0 |
18.0 |
UH(×10-3V) |
1.1 |
1.9 |
3.4 |
4.5 |
6.2 |
6.8 |
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)圖3中畫(huà)出U
H-I圖線,利用圖線求出待測(cè)磁場(chǎng)B為
T.
(3)利用上述方法,可以粗略測(cè)出磁場(chǎng)的分布.為了更精細(xì)測(cè)出磁場(chǎng)的分布,可采取的措施有
(A)選用厚度較薄的半導(dǎo)體薄片
(B)選用厚度較厚的半導(dǎo)體薄
(C)選用霍爾系數(shù)k大的半導(dǎo)體薄片
(D)增大電流強(qiáng)度I.