论文总字数：15937字

摘 要

本次研究的课题旨在补偿霍尔效应测磁场实验中的温度误差。利用霍尔效应制作的半导体霍尔元件，其具有高精确度，高灵敏度，极好的稳定性以及非常宽的工作温度范围等优点。但是由于温度对半导体特性的影响，会导致在使用霍尔元件测量磁场的过程出现电压变小或者变大的问题，从而影响实验结果的精确度。为了得到更加精准的实验结果，我们就需要对实验电路进行改进来获得温度的补偿。此次研究利用运算放大器和电阻的组合来实现对电路的改进，通过利用对改进电路的实验得到相关的实验数据，并分析和处理所得数据，得到最终的补偿电路。

关键词：霍尔元件 温度系数 温度补偿

Study on temperature compensation of Hall Effect experiment

Abstract

The purpose of the research is to compensate for the temperature errors in the measurement of magnetic field by Hall Effect. The semiconductor Holzer components , which have numerous advantages of high accuracy, high sensitivity, excellent stability and very wide working temperature range, is made by the Hall Effect. However, because of the fluence of temperature to the characteristics of semiconductors, in the process of measuring the magnetic field by using a Hall element the voltage will be smaller or bigger making the experimental results inaccurate. In order to get more accurate experimental results, we need to improve the experimental circuit to obtain temperature compensation. This study utilizes the combination of operational amplifier and resistance to improve the circuit. Through the experiment of the improved circuit, the experimental data will be obtained, and the data obtained will be analyzed and processed, and so we can obtain the final compensation circuit.

Key Words：Hall Element; Temperature Coefficient; Temperature Compensation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2本次课题研究目的及意义 2

第二章 实验器材介绍 3

第三章 基本理论 7

3.1物理实验相关知识 7

3.1.1数据的采集和处理 7

3.1.2数据处理方法 8

3.2霍尔效应(Hall Effect)原理 9

3.2.1霍尔效应 9

3.2.2利用霍尔效应测磁场 10

第四章 电路相关知识 12

4.1模拟电路(Analog circuit) 12

4.2集成电路运算放大器 12

4.2.1内部的组成 12

4.2.2反馈 13

第五章 实验电路及结果处理 16

5.1实验电路设计及实验 16

5.1.1设计过程 16

5.1.2电路图及介绍 17

5.1.3各个部分公式推导 18

5.2实验过程 20

5.3实验数据及分析和处理 20

总结 22

参考文献 23

致谢 24

第一章 绪论

1.1课题研究背景

作为当代应用型物理专业的大学生，除了要学好本专业的理论知识，同时要培养一定的实验水平和动手能力，不然只能会成为阔口空谈的绣花枕头，毫无实践能力。在个人看来，学习科学文化的理论知识就是要应用到实践上去，在平时生活中结合所学知识创造出造福于大众，造福于社会乃至于造福人类的器件或者工具。只有当理论成为为人谋生存和谋幸福的手段，才能算作是有用武之地，才能是有意义的。那么作为创造工具的基石，基础理论的正确性和完备性就需要禁得起考验。当然，大家知道这样的一件事，事物的发展是波浪式前进，曲折式上升的，所以受限于当前时代人们的认知水平和技术条件，不同阶段的事物的矛盾是不同的，所以对于理论的探索也是要慢慢进行而非可以一步抵达终点。这样来说，不能要求理论的知识可以具有完美的包容性，但是至少在当今的环境和技术条件下被要求是正确的。

那么关于理论的正确与否，就需要一个评判的标准。通常需要该理论在自己逻辑体系内的正确性和实验上的正确性两点来确定。假如该理论在自我逻辑体系内都不能自洽，那么就不再需要对其进行实验验证了。如果它可以实现自圆其说，那么我们就需要利用实验对其进行进一步的再验证。实验方面要求精度要高干扰项要少，若实验结果与理论计算结果在误差范围内，那么就可以确定该理论在当今实验条件和科技水平下的正确性。我印象最深的就是水星进动佐证相对论的正确性的实验，可以说是很震撼了。而实验验证作为检测定理正确性的惯用手段，其结构也是越来越完善。说到实验，不得不提的一个人就是伽利略。作为第一个将实验引入到物理中的伟大的人，他开创性的提出了许多著名的实验常用手段和思想，为物理界的发展做出了无与伦比的杰出贡献，可以说伽利略开启了物理的新纪元。物理实验发展到现今，已经有了一套自己的运作“流水线”，而且其内容也变得极为丰富，比如关于实验仪器的发展，测量手段技术的提高，数据处理与分析的进步等等。在科技飞速发展的当代，计算机的加入无疑使得物理实验研究如虎添翼。以前很难处理的数据现在或许只要动动手指就可以轻松解决，这无疑是物理发展史上的一大进步，假如以前那些伟大的科学家能看见这一幕，估计是极为欣喜的吧。而且现在的计算机可以直接用电脑来搭建实验室环境去模拟相应的实验而不用去实验室，这也使得实验精度得到了进一步的提升。当然，由于电脑的局限性，有些真实情况很难模拟，所以还是需要结合实验室去完成相应的工作。

1.2本次课题研究目的及意义

本课题的研究方向是如何利用电路的改进消除霍尔元件的温度系数从而达到补偿的目的，提高实验精度和结果的准确性。利用霍尔效应对磁场大小及方向进行测定是实验室测磁场的常用手段。这个实验的操作简单易行，电路结构也不复杂，故对于本科学生来说容易理解和动手实践，同时在做实验的过程中，能通过了解电路构造印证自己所学的数模电的相关知识，加深对这些知识的理解和掌握，提高学生的理解能力和创造能力。

第二章 实验器材介绍

整个实验装置由一块板上元件连接而成的用于温度补偿的电路板，一个给各个元器件供电的电压为V的电源和可以通电产生磁场的长直螺线管组成。下面对实验装置的各个部分进行简单的介绍：

1. 洞洞板：用于焊接电子元器件的布满固定间距和大小的孔洞的金属板。

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