лаб19

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физики

отчет

по лабораторной работе №19

по дисциплине «Физика»

Тема: Исследование эффекта Холла в полупроводнике

Студент гр. 1205		Агеев А.А.
Преподаватель		Морозов В.В.

Санкт-Петербург

2020

Лабораторная работа №19

Исследование эффекта Холла в полупроводнике.

Цель работы: изучение действия магнитного поля на движущиеся заряды в полупроводнике, с электронным типом проводимости, определение постоянной Холла, концентрации и подвижности носителей заряда.

Приборы и принадлежности: Установка для исследования эффекта Холла (Рис.1) включает:

-датчик Холла ДХ, выполненный в виде пленки, напыленной на подложку из диэлектрика с четырьмя электродами для подведения электрического тока и измерения разности потенциалов Холла;

-электромагнит ЭМ− состоящий из соосной системы двух круговых катушек с током, расположенных на сердечнике из магнитомягкого материала;

-источников питания Е₁ и Е₂;

-потенциометр R₁ «Ток ДХ», регулирующий ток I₁ через ДХ;

-потенциометр R₂ «Ток ЭМ», регулирующий ток I₂ через электромагнит ЭМ; -миллиамперметр mA, измеряющий ток I₁ через ДХ;

-вольтметр V₂, измеряющий падение напряжения на резисторе R. Поскольку сопротивление R = 1Ом – значение напряжения U₂ численно равно I₂;

-операционный усилитель ОУ с коэффициентом усиления к;

-вольтметр V₁, измеряющий напряжение U₁ на выходе ОУ, пропорциональное ЭДС на выходе датчика Холла U_х

Исследуемые закономерности

Эффект Холла. Если вдоль пластины полупроводника, помещенной в магнитное поле, перпендикулярное вектору плотности тока, а, следовательно, и средней скорости направленного движения заряженных частиц, то на заряженную частицу, движущуюся со средней скоростью v , будет действовать сила Лоренца.

Основные формулы:

1.

Сила в направлении, перпендикулярном вектору плотности тока. В результате между гранями с электродами 1 и 2 появится поперечное электрическое поле (эффект Холла).

2. Между электродами 1,2 создается разность потенциалов Холла.

При этом знак разности потенциалов определяет тип носителей заряда в материале полупроводника. В используемом датчике Холла носителями заряда являются электроны.

Где - постоянная Холла.

3. Подвижность носителей тока.

4. Магнитное поле ЭМ в центре симметрии определяется по формуле

Задание по обработке результатов.

1. Расчет значения U_х по формуле: ,

I1, mA
2	4	6	8	10
-Uх, V(* )	-Uх, V(* )	-Uх, V(* )	-Uх, V(* )	-Uх, V(* )
0,28	0,68	1,15	1,64	2,21
0,61	1,34	2,18	3,14	3,98
0,89	1,9	3	4,03	5,3
1,31	2,7	4,1	5,61	7,29
1,56	3,16	4,89	6,58	8,44
1,8	3,64	5,54	7,44	9,53
2	4,01	6,16	8,23	10,51
2,2	4,41	6,68	9,01	11,4
2,35	4,71	7,13	9,59	12,14

Значения индукции магнитного поля В по формуле:

B, Тл (* )	-I2, mA
150,054	0,10
150,135	0,25
150,189	0,35
150,270	0,50
150,324	0,60
150,378	0,70
150,432	0,80
150,486	0,90
150,567	1,05

,

2. Построение семейства зависимостей U_х = f(B) для разных токов I₁, откладывая по оси ординат U - в вольтах, а по оси абсцисс – В в Теслах.

3. Рассчет среднего значения и доверительной погрешности постоянной Холла R.

2,4*

= 2,506*

=3,83*

R= (2,51 0,11)*

4. Вычисление концентрации n носителей тока в полупроводнике и их подвижность µ.

n=2,5*

Вывод: рассчитаны значения постоянной Холла R=(2,51 0,11)* , концентрации носителей тока n=2,5* и их подвижности