Лабораторна робота №5 «Вивчення ефекта Холла».
Мета роботи- вивчити залежність "холлівської" різниці потенціалів у напівпровідниковому зразку від величини магнітного поля, визначити концентрацію носіїв струму та їх рухливість.
Прилади та обладнання:Електромагніт, що має число витків N = 4000, проводу "ПЭВ" 3,0 з повітряним зазором між полюсами, рівними 3 мм; датчик Холла типу X 200; резистори для регулювання струму в датчику та електромагніт, міліамперметри, мілівольтметр, тумблер для включення живлення електричного кола. Розміри датчика Холла - 0,7x0,7x0,2 мм.
Вхідний опір 2,9 Ом.
Теоретична частина. Нехай через однорідну пластину напівпровідника вздовж осі X тече струм Iх (рис. 1.). Якщо помістити пластину напівпровідника у магнітне поле, направлене по осі Y , то між гранями, перпендикулярними осі Z , з'явиться різниця потенціалів Uz. Виникнення поперечноі різниці потенціалів повязано з дією сили Лоренца на рухливі заряди
де q - величина заряду; v - його швидкість, В - індукція магнітного поля.
Рис.1.
Під дією цієї сили, направленої по осі Z ,
відбувається відхилення носіїв заряду в бік граней, які перпендикулярні осі Z. Одна з цих граней, до якої будуть відхилятись електрони, буде заряджатись
негативно , а протилежна їй - позитивно. Ці заряди і зумовлюють у пластині електричне поле (поле Холла).
Процес накопичення зарядів припиниться тоді, коли напруженість "холлівського" поля буде повністю компенсувати дію на заряди сили Лоренца. Умову рівності сил, діючих на електрон з боку електричних та магнітних полів, може бути записано у вигляді
звідки може бути визначена напруженість "холлівського" поля
Напруженість "холлівського" поля може бути виражена через "холлівську" різницю потенціалів
Струм , що протікає через зразок, площа поперечного перерізу якого S = a 
d, повністю, зв’язаний з концентрацією і швидкістю носіїв заряду співвідношенням:
(2)
Вирішуючи сумісно рівняння (1) та (2), отримаємо
(3)
не 
- постійна Холла ( d = 0,2 мм).
Величина її залежить від матеріалу пластини, вмісту домішку в ній та температури.
Опис лабораторної установки.
Принципова електрична схема установки приведена на. рис.2
 |
Джерела живлення електромагніту та датчика Холла змонтовані зі зворотнього боку панелі, мілівольтметр підключається до клем Х1 і Х2-Регулювання струму в електромагніті та датчику Холла здійснюється за допомогою резисторів R1 і R2, які виведені на панель-установки.
Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 952;