Экспериментальная установка. Электрическая схема установки изображена на рис.2.

Электрическая схема установки изображена на рис.2.

Рис.2.

Измерения эффекта Холла в описываемой установке производятся при помощи цифрового вольтметра В7-21А. Эффект Холла исследуется в постоянном магнитном поле при постоянном токе, текущем через образец. Образец полупроводника помещен в магнитном поле постоянного электромагнита. Обмотка электромагнита питается от выпрямителя ВСА-4А, который в свою очередь питается от автотрансформатора ЛАТР. Изменяя напряжение ЛАТРом, мы тем самым изменяем силу намагничивающего тока электромагнита, которая измеряется амперметром А. Кривая намагничивания позволяет найти индукцию В магнитного поля в зазоре электромагнита по измеренному значению намагничивающего тока. Например, при намагничивающем токе через электромагнит I_магн=2А, индукция магнитного поля В=0,24Тл

Ток к полупроводниковому образцу подводится от стабилизированного источника питания ИПС через контакты 1, 2 (клеммы 1,2 на корпусе установки). Сила тока через образец измеряется миллиамперметром мА. Эдс Холла между контактами 3,4 измеряется милливольтметром, который установлен на корпусе установки.

Проведение эксперимента

1. Измерение эдс Холла производится следующим образом. Собирается цепь по схеме, помещенной на корпусе установки, и включается ток через образец. Напряжение на обмотки электромагнита не подается (т.е. В=0). В отсутствии магнитного поля измеряется ток, текущий через образец I₁₂. Если бы холловские электроды 3, 4 на образце были расположены строго симметрично, то при токе через образец между ними не обнаружилось бы никакой разности потенциалов. Однако расположить их строго симметрично невозможно, поэтому при прохождении тока через образец, когда магнитное поле еще не включено, между холловскими электродами 3,4 возникает некоторая разность потенциалов U₃₄⁰. Милливольтметр покажет значение этой разности потенциалов, которую нужно записать в таблицу результатов.

2. Затем включаем ток через электромагнит (не более 2А) и устанавливаем некоторое значение индукции магнитного поля В. При этом между холловскими электродами 3,4 возникает разность потенциалов

, (34)

где - эдс Холла, U₃₄⁰ - напряжение, возникающее из-за несимметрии расположения холловских электродов. Разность ( ) равна эдс Холла . Измерения эдс Холла производятся при трех значения индукции магнитного поля В. При этом нельзя забывать, что при каждом измерении нужно записать индукцию В, силу тока I₁₂ через образец, эдс Холла . Эти данные требуются для обработки результатов.

3. Тип носителей (электроны или дырки) определяется по направлению эдс Холла. Для этого по схеме на корпусе установки определяют северный и южный полюсы электромагнита, что дает нам направление магнитной индукции . Затем определяют направление тока через образец и по клеммам милливольтметра находят, какая грань образца в магнитном поле приобретает положительный заряд, а какая - отрицательный. Имея эти данные, при помощи соответствующего рисунка и логического рассуждения определяют знак носителей тока.

4. Для измерения сопротивления образца R⁰ выключают магнитное поле, через контакты 1, 2 сквозь образец, включается ток I₁₂. При помощи вольтметра измеряют напряжение U₅₆между клеммами 5,6. Сопротивление вычисляют по закону Ома. Поскольку U₅₆ U₁₂, то .