Застосування ефекту Холла для визначення властивостей напівпровідників
Найбільш важливими характеристиками напівпровідників, які можна ви-значити за допомогою ефекту Холла, крім типу провідності, є концентрація та рухливість носіїв струму.
Формула (35.5) дає змогу по експериментально визначеній величині ста-лої Холла RH обчислити концентрацію носіїв заряду:
-
n
3
(35.6)
8q
RH
46
Кафедра інформаційно-вимірювальних технологій, метрології та фізики
Фізика атома, атомного ядра та фізика твердого тіла
Якщо, крім того, відома питома електропровідність напівпровідника , то можна підрахувати і рухливість носіїв заряду. Дійсно, згідно з електронною те-
|
qn , де – рухливість носі- |
||||
їв заряду. Тоді |
|
|
|||
8 |
RH . |
(35.7) |
|||
|
|
|
|
||
|
qn 3 |
||||
|
|
|
|||
орією
провідності, питома електропровідність
Експериментальна частина
Опис установки
даній роботі досліджується ефект Холла на германієвому зразку з до-мішковою провідністю n -типу. Германій – напівпровідник, за зовнішнім вигля-дом нагадує метал, але він дуже крихкий, не піддається гарячій і холодній об-робці. Кристалічна решітка германію належить до кубічної системи. Структура решітки алмазоподібна.
Установка для вимірювання холлівської різниці потенціалів показана на рисунку 35.2. Магнітне поле створюється у проміжку між полюсними наконеч-никами електромагніту М, які закріплені на осердях двох котушок. Електромаг-ніт живиться від випрямляча ВС-24 через хрестоподібний перемикач П, за до-помогою якого можна змінювати напрям струму у котушках магніту. Величина струму плавно регулюється випрямлячем і контролюється амперметром.
47
Кафедра інформаційно-вимірювальних технологій, метрології та фізики
Фізика атома, атомного ядра та фізика твердого тіла
Досліджуваний зразок ЗР, закріплений між двома пластинками з органіч-ного скла, розміщується у магнітному полі між полюсами електромагніту. Зра-зок (германій n -типу) оздоблений двома парами контактних виводів A, B, C, D (дивись рисунок 35.2). До контактів A і D через ключ К підводиться живлення від батареї Б для створення електричного струму у зразку. Сила струму у зразку регулюється реостатом R і контролюється за допомогою міліамперметра. Кон-такти В і С призначені для вимірювання холлівської різниці потенціалів на зраз-ку, для чого вони за допомогою відповідних виводів з’єднуються з потенціомет-ром ПП-63.
Контактна система зразка, а також обмотки котушок електромагніта підк-лючаються до зовнішніх джерел живлення та вимірювальних приладів через ві-дповідні затискачі «A, D», «B, C» та «Магніт», розташовані в основі електрома-гніту. Затискачі «Магніт» електромагніту сполучають з клемами «+, –» випрям-ляча ВС-24.