Санкт – Петербургский Государственный Институт Точной Механики и Оптики
Кафедра Физики
Лабораторная работа №11
Определение концентрации и подвижности носителей тока в полупроводнике с помощью эффекта Холла.
Студент: Мережко И.
Группа:250
Преподаватель: Никитина И.А.
Санкт –Петербург
2001
Цель работы – измерение зависимости ЭДС Холла от индукции магнитного поля и силы тока, протекающего через образец, и последующего определения постоянной Холла, концентрации носителей тока и их подвижности.
В 1879г. американский физик Э. Холл обнаружил, что в проводники с протекающем по нему электрическим током, помещенном в перпендикулярном к направлению тока магнитное поле, между гранями образца параллельными току к магнитному полю возникает разность потенциалов (ЭДС Холла).
Рассмотрим физику этого явления, называемого эффектом Холл. Пусть у нас имеется проводник или полупроводник в форме прямоугольной пластинки толщиной b и шириной d, вдоль этого протекает электрический ток силой I (рис. 1). Пластинка помещена в магнитное поле с индукцией B, перпендикулярно к направлению тока. На движущиеся носители тока действует магнитная
(рис.1) составляющая силы Лоренца
F=qV*B (1) где q – заряд носителей тока, V – скорость их направленного движения, В- индукция магнитного поля. Под действием этой силы носители тока будут смещаться в направлении, перпендикулярном к направлениям тока и магнитного поля и зависящем от знака их заряда. В результате этого возникает избыток носителей тока вблизи одной из граней пластины параллельной плоскости, содержащей направления тока и магнитного поля, и их недостаток вблизи другой. Другими словами, на этих гранях появляются нескомпенсированные электрические заряды противоположных знаков, что приводит к возникновению поперечного электрического поля, которое характеризуется разностью потенциалов (ЭДС Холла) между гранями.
Схема установки:
Результаты измерений:
Iдат = 1,0 мА
|
Iэл магн, А |
- ЭДС Холла, мВ |
- отброс гальванометра, дел. |
|
0,2 |
6 |
10 |
|
0,3 |
8 |
15 |
|
0,4 |
10 |
20 |
|
0,5 |
12 |
25 |
|
0,6 |
14 |
30 |
|
0,7 |
16 |
35 |
|
0,8 |
18 |
40 |
|
0,9 |
20 |
45 |
|
1,0 |
22 |
50 |
Iэл магн = 0,9 А
|
Iдат |
мА |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|
- ЭДС Холла |
мВ |
22 |
32 |
42 |
52 |
62 |
Исходные данные:
Толщина пластинки датчика d=0,5 мм
Удельное сопротивление P=4,15*10-4 Ом*м
Материал InSb
Число витков Wk =20
Диаметр Витка db =2,0 +-0,1 см
Постоянная гальванометра D=2,5*10-5 (Вебер/деление)