Главная страница
Навигация по странице:

  • «ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В СОБСТВЕННОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ »

  • Цель работы

  • Приборы и принадлежности

  • Методика эксперимента

  • Лаба №8Исследование эффекта Холла в собственном полупроводнике. Отчет по лабораторной работе 8 Студент группы 2211 Захаров Д. В


    Скачать 0.73 Mb.
    НазваниеОтчет по лабораторной работе 8 Студент группы 2211 Захаров Д. В
    АнкорЛаба №8Исследование эффекта Холла в собственном полупроводнике.doc
    Дата06.12.2017
    Размер0.73 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛаба №8Исследование эффекта Холла в собственном полупроводнике.doc
    ТипОтчет
    #10733
    КатегорияФизика


    Государственный комитет РФ по высшему образованию

    Санкт-петербургский Государственный Электротехнический Университет им В. И. Ульянова (Ленина)

    “Лэти”

    Кафедра Физики



    «ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В СОБСТВЕННОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ »


    Отчет по лабораторной работе №8




    Студент группы 2211 Захаров Д. В.

    Преподаватель Осипов Ю. В.

    Санкт-Петербург

    2003 год

    ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В СОБСТВЕННОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ

    Цель работы: изучение действия магнитного поля на дви­жущиеся заряды при исследовании эффекта Холла; определе­ние постоянной Холла, концентрации, подвижностей и средних скоростей упорядоченного движения носителей заряда в собственном полупроводнике.
    Приборы и принадлежности: измерительная установка с электромагнитом и датчиком Холла.
    Общие сведения: Эффект Холла заключается в том, что в металлической или полупроводниковой пластинке с током I, помещенной в магнитное поле, перпендикулярное вектору плотности тока , между гранями пластины, парал­лельными направлениям тока и магнитного поля, возникает разность потенциалов

    (1)

    где — коэффициент (постоянная) Холла; В — индукция магнитного поля; d и h — ширина и толщина пластины соот­ветственно.

    Эффект Холла объясняется отклонением под действием силы Лоренца носителей заряда Q, движущихся в магнит­ном поле со средней скоростью упорядоченного движения



    В результате на одной из граней оказывается избыток за­рядов, а на другой (противоположной) — их недостаток, и возникает поперечное электрическое поле . Квазистационарнос распределение зарядов в поперечном направления будет достигнуто, когда действие на заряды электрической силы уравновесит действие силы Лоренца, при этом



    В электронных (или дырочных) полупроводниках или ме­таллах , где —элементарный заряд; — концен­трация основных носителей заряда ( для полупроводни­ков p-типа и для полупроводников n-типа; n и p — кон­центрации электронов и дырок соответственно), тогда



    В результате, с учетом выражения (1), получаем



    В собственных полупроводниках концентрации электронов и дырок равны: , здесь ,— собственная концентра­ция носителей заряда; ток складывается из электронной и дырочной составляющих:



    где — средние скорости упорядоченного движения и подвижности электронов и дырок соответственно; - удельная электропроводность полупроводника, равная

    (2)

    здесь — отношение подвижностей электронов и дырок.

    Тогда постоянная Холла для собственного полупроводника

    (3)

    Таким образом, определив постоянную Холла, можно найти концентрацию носителей заряда, а по знаку постоянной Холла — судить о принадлежности полупроводника к n-типу или к p-типу. Обычно в металлах и полупроводниках n-типа , а в полупроводниках p-типа . В собственном полупроводнике знак холловской разности потенциалов определяется знаком заряда носителей, имеющих большую подвижность. Обычно , и в собст­венном полупроводнике .

    Измерив, кроме постоянной Холла , удельную электро­проводность , можно найти (при известном значении b) под­вижности - носителей заряда. Выражения для получаются из соотношении (2) и (3).

    Методика эксперимента: в данной работе исследуется эф­фект Холла в собственном полупроводнике. Измерения прово­дят в постоянном магнитном поле при постоянном токе в об­разце. Схема измерительной установки представлена на рис. 3.2, , а расположение электродов на пластинке полупро­водника (в датчике Холла) дано на рис. 3.2, . Заданное зна­чение силы тока и в датчике Холла устанавливают потенцио­метром . Электроды 2 и 3, расположенные на боковой по­верхности датчика на расстоянии друг от друга, служат для измерения напряжения , по величине которого определяют удельную электропроводность полупроводника

    .




    а)

    б)

    Рис. 3.2.

    Холловскую разность потенциалов измеряют между электродами 1 и 2 датчика (положение «» переключателя SA3). Поскольку измеряемое напряжение может содержать добавочное паразитное напряжение, появляющееся при несимметричном расположении электродов 1 и 2, определение постоянной Холла в данной работе производят по наклону зависимости , снимаемой при противоположных правлениях вектора индукции B магнитного поля. Изменение направления вектора B осуществляют изменением направления тока в электромагните YA1 переключателем SA2. Силу тока регулируют потенциометром R1. Индукцию магнитного поля в зазоре электромагнита рассчитывают по формуле , где — коэффициент пропорциональности, указанный на панели установки.


















    Обработка результатов




    ;

    ;
    ;
    ;
    ;
    ;
    ;
    ;
    ;
    ;
    ;
    ;
    .




    Окончательный результат:



    Расчет погрешности:


    Результат вычислений:

    4.
    5.


    6.



    Ответы

    ,







    в ,

    , т.е..


    Вывод: в ходе этой лабораторной работы мы изучили действе магнитного поля на дви­жущиеся заряды при исследовании эффекта Холла.

    График функций