赛恩科仪OE1022D双通道锁相放大器测量霍尔效应

霍尔效应是电磁效应的一种，当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应。霍尔效应广泛应用于材料表征和磁场感应。

材料表征
在材料表征应用中，材料放置在已知的磁场 B 之中。同时，测量霍尔电压 VXY（图1）、通过样本的电压 VXX 和通过材料的电流 IR。根据这些测量值，我们可以推断材料性质，例如载流子密度、载流子极性、载流子迁移率和材料的导电性。
这项技术还可用于测量量子霍尔效应以及整数、分数、自旋、逆自旋等多种衍生效应，从而测量二维电子气 (2DEG) 材料的新物理性质。
磁场感应
当材料性质已知时，霍尔效应可用于推断多个数量级范围内的外部磁场强度。可以通过向样本施加直流电压来执行测量，但是通常交流测量的速度更快、结果更准确。交流测量的其他优点还包括精度和灵敏度更高，能够在更大的测量范围内实现更高信噪比 (SNR)。

图1.测量霍尔电压结构图
如图1所示，测量需要使用两个锁相放大器。赛恩科仪OE1022D是一款双通道锁相放大器，拥有2个独立且同步的锁放单元，一台锁相放大器就可以满足双路测量需求，大大提高测试效率。而且双通道锁相放大器的同步性和一致性远远优于两台单通道锁相放大器。
（图中表示为 LIA A通道）提供恒定交流电压以使样本中产生电流。通常情况下，只需放置一个远大于电路中所有其他电阻之和的限流电阻 RL，即可假定电流在测量过程中保持恒定。测量通过样本的电流，即可实现更精准的测量。OE1022D双通道锁相放大器A通道测量霍尔电压 VXY，而OE1022D双通道锁相放大器B通道（图中表示为 LIA B通道）测量通过样本的电压 VXX。

审核编辑 黄宇