2. Методика определения концентрации и холловской подвижности из измерений эффекта Холла.

1. Измеряют зависимость ЭДС Холла U_H от тока I через образец при определенном значении B.

2. Определяют тангенс угла наклона U_H от I (например, с помощью функции MathCAD slope(I,U_H)).

3. Зная slope(I,U_H), В и толщину образца b, находят R по формуле

R = slope(I,U_H)b/B

4. Полученное значение R используют в формулах (14) для определения концентрации n (или p).

5. Измеряют проводимость _n,p образца.

6. Зная R и _n,p, находят _H по формуле (16).

+ +

+ +

c

р

_x

E_H

b

_ _

_ _

d

B_y

U_H

Рисунок 1 Схема возникновения э.д.с. Холла в полупроводнике р-типа.

_ _

_ _

c

n

_x

E_H

b

+ +

+ +

d

B_y

U_H

Рисунок 2 Схема возникновения э.д.с. Холла в полупроводнике n-типа.

GU

PV

S1

А

В

R1

PI

R2

S3

b

a

R_эт

S2

S4

b

a

b

a

Ж

О

К

ОБРАЗЕЦ

З

Рисунок 4. Схема измерительной установки.

З, О- контакты для измерения ЭДС Холла U_H.

Ж, К- токозадающие контакты.

3. Методика измерений и описание измерительной установки.

В лабораторной работе необходимо измерять:

- величины тока через образец I;

- величины ЭДС Холла U_H;

- величины магнитной индукции В;

- величины падения напряжения на образце U_обр (для определения удельной проводимости ).

1). Ток через образец задают с помощью источника GU. Величину тока изменяют с помощью резисторов R1, R2 и ориентировочно (грубо) задают с помощью амперметра PI (рисунок 4). Более точно величину тока задают следующим образом:

• вычисляют падение напряжения при заданной величине тока на эталонном сопротивлении U_эт = IR_эт (R_эт = 100 Ом);

• устанавливают в окошках потенциометра ППТВ полученное значение U_эт.

• подключают потенциометр с помощью переключателя S4(положение ”b”) к эталонному сопротивлению;

• при нажатой кнопке “точно” потенциометра с помощью регуляторов тока R1 и R2 добиваются нулевого показания гальванометра ППТВ.

2). ЭДС Холла измеряют c помощью потенциометра PV (ППТВ), переключив тумблер S4 в положение “a”. U_H измеряют при различных направлениях тока через образец для исключения влияния паразитной разности потенциалов, возникающей за счёт несимметричного расположения холловских контактов. При этом необходимо учесть изменение знака U_H. За ЭДС Холла принимают полуразность значений U_H, измеренных при различных направлениях тока

3). Величину магнитной индукции В изменяют с помощью механизма смещения образца по отношению к полюсам постоянного магнита и определяют по соответствующей шкале, закрепленной на механизме смещения.

4). Для определения удельной проводимости образца измеряют ток через образец и соответствующее ему падение напряжения U_обр между контактами "Ж" и "К" для двух значений тока I (например, 3 mA и 7 mA). Затем, зная геометрические размеры образца (S_обр- поперечное сечение образца и L- расстояние между контактами "Ж" и "К"), вычисляют  для соответствующих значений U_обр по формуле:

 = IL/U_обрS_обр

После этого вычисляют среднее арифметическое значение .

С помощью переключателей S осуществляют следующие функции:

S1- подача питания на схему.

S2- изменение направления протекающего тока через образец.

S3- изменение полярности потенциометра PV.

S4- переключение потенциометра для измерений

U_H (положение ”a”) или U_эт (положение “b”).