Методика измерений
Сила тока через образец I=jS, где S=аd – площадь сечения пластинки, а – ширина пластинки. Тогда из (17.6) получим Холловскую разность потенциалов:
,
(17.8)
,
(17.9)
где а=3.10-4 м.
По закону Ома в дифференциальной форме плотность тока j прямо пропорциональна напряженности электрического поля E:
j=E,
где – удельная электропроводимость. С учетом (17.5):
.
(17.10)
Здесь u=v/E – подвижность зарядов, численно равная средней скорости направленного движения зарядов в электрическом поле с напряженностью, равной 1 В/м. Зная удельную электропроводимость образца (=0.13(Ом.м)-1), можно вычислить из экспериментальных данных постоянную Холла по формуле (17.9) и рассчитать величину подвижности:
.
(17.11)
Экспериментальная часть
Приборы и оборудование: измерительный блок и объект исследования.
Измерительная установка
Внешний вид установки представлен на рис.17.2. Измерительный блок формирует и регулирует силу тока электромагнита Iэм и преобразователя (ток через образец) I, изменяет полярность тока. Ток преобразователя и электромагнита изменяются в пределах соответственно 0÷5 мА и 0÷10 мА. Объект исследования состоит из полупроводникового преобразователя Холла и электромагнита.
Порядок выполнения работы
1. Включить установку (переключатель «сеть» находится на задней панели измерительного блока).
2. Переключателем измерителя переключить миллиамперметр в режим измерения тока через датчик Холла (при этом должен загореться соответствующий светодиод).
3. Установить полярность «+» переключателем «направление тока» (в индикации миллиамперметра отсутствует знак «–»).
4. Кнопками регулировки силы тока «+» и «–» установить силу тока через датчик Холла I=3 мА.
5
.
Переключателем измерителя переключить
миллиамперметр в режим измерения тока
электромагнита (при этом должен загореться
соответствующий светодиод).
6. Установить полярность «+» переключателем «направление тока» (в индикации миллиамперметра отсутствует знак «–»).
7. Кнопками регулировки силы тока «+» и «–» установить силу тока электромагнита Iэм=3 мА.
8. Измерить ЭДС Холла U+, записать все величины в таблицу 17.1.
9. Кнопками регулировки силы тока «+» и «–» устанавливать силу тока электромагнита Iэм=4 мА; 5 мА; … 10 мА, каждый раз измеряя и записывая величину U+.
10. Установить полярность «–» переключателем «направление тока» (в индикации миллиамперметра присутствует знак «–»).
11. Повторить пункты 7-9, записывая в таблицу ЭДС Холла U– при другом направлении магнитного поля.
12. Повторить измерения ЭДС Холла для тока через датчик I=4 мА (пункты 2-11), а затем для I=5 мА.
13. По формуле (15.9) вычислите Холловскую разность потенциалов для каждого измерения. Результаты занесите в таблицу 17.1.
Uх=(U+ – U–)/2. (17.12)
14. По графику (рис.17.3) зависимости В от Iэм определите В и занесите в таблицу 17.1.
15. По формуле (17.9) рассчитайте R для каждого значения В, определяемого по току через электромагнит.
16. Вычислите среднее значение R.
Таблица 17.1
Ток через образец I, мA |
Ток через электро-магнит Iэм., мA |
U+, мB |
U–, мB |
UH, мB |
B, Тл |
R, м3/Кл |
R ср, м3/Кл |
ΔR |
u, м2/(В.с) |
Δ u |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|||||
5 |
|
|
|
|
|
|||||
6 |
|
|
|
|
|
|||||
7 |
|
|
|
|
|
|||||
8 |
|
|
|
|
|
|||||
9 |
|
|
|
|
|
|||||
10 |
|
|
|
|
|
|||||
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|||||
5 |
|
|
|
|
|
|||||
6 |
|
|
|
|
|
|||||
7 |
|
|
|
|
|
|||||
8 |
|
|
|
|
|
|||||
9 |
|
|
|
|
|
|||||
10 |
|
|
|
|
|
|||||
5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|||||
5 |
|
|
|
|
|
|||||
6 |
|
|
|
|
|
|||||
7 |
|
|
|
|
|
|||||
8 |
|
|
|
|
|
|||||
9 |
|
|
|
|
|
|||||
10 |
|
|
|
|
|
17. Используя среднее значение R, определите концентрацию носителей заряда n по формуле (17.7).
18. По формуле (17.11) вычислите подвижность носителей заряда u.
19. Вычислите погрешности R и u.
