2 семестр - 1 курс / lab19
.docxФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
кафедра физики
ОТЧЁТ
по лабораторной работе № 19
«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ»
Выполнил: Роменский Максим Александрович
Факультет: КТИ
Группа № 4343
Преподаватель: Горляк А. Н.
Оценка
лабораторно-практического
занятия
Выполнение ИДЗ
Подготовка к лабораторной работе
Отчет по Коллоквиум лабораторной
работе
Комплексная оценка
Санкт-Петербург
2025
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
через ДХ;
-вольтметр
V2,
измеряющий падение напряжения на
резисторе R.
Поскольку сопротивление R
= 1Ом – значение
напряжения
численно равно
;
-операционный усилитель ОУ с коэффициентом усиления к;
-вольтметр
V1,
измеряющий напряжение
на выходе ОУ,
пропорциональное ЭДС на выходе датчика
Холла
.
Исследуемые закономерности:
Эффект Холла заключается в появлении поперечного электрического поля в полупроводниковой пластине, находящейся в магнитном поле, перпендикулярном направлению тока. Это приводит к возникновению разности потенциалов Холла. Основные уравнения, описывающие эффект Холла:
Сила Лоренца:
– сила Лоренца (вектор) [Н]
– элементарный заряд частицы (скаляр)
[Кл]
– средняя скорость заряженной частицы
(вектор) [м/c]
– магнитная индукция (вектор) [Тл]Разность потенциалов Холла:
— разность потенциалов Холла (напряжение
Холла) [В].
— напряжённость электрического поля
Холла [В/м].
— ширина образца (расстояние между
электродами, на которых измеряется
)
[м].Связь силы тока с концентрацией носителей:
– сила тока [А]
n
– концентрация носителей заряда
[
]
e
– заряд одного носителя [Кл]
– средняя скорость направленного
движения носителей [м/с]
d
– площадь сечения проводника [
]Постоянная Холла:
Подвижность носителей:
– подвижность носителей заряда
– удельная проводимость материалы
[См/м]Магнитное поле ЭМ в центре симметрии:
- начальная индукция магнитного поля
сердечника электромагнита.
– сила тока [А]
- коэффициент пропорциональности в
диапазоне изменения силы тока в
электромагните от 0,1А до 1А
Протокол наблюдений
Лабораторная работа №19.
«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ»
№ опыта |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
Протокол наблюдений
Лабораторная работа №19.
«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ»
Обработка результатов наблюдений:
Вывод:
Ответы на вопросы
Лабораторная работа №19.
«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ»
17. Силы взаимодействия двух параллельных проводников с током
Формула силы взаимодействия двух параллельных проводников с током:
— сила взаимодействия [Н];
— магнитная постоянная [
Гн/м];
— токи в проводниках [А];
— расстояние между проводниками [м];
— длина взаимодействующего участка
[м].
Направление сил:
Если токи в обоих проводниках текут в одном направлении, проводники притягиваются.
Если токи текут в противоположных направлениях, проводники отталкиваются.
Это объясняется правилом правой руки:
Вокруг каждого проводника создаётся магнитное поле.
Поле одного проводника действует на ток другого, создавая силу.
19. Сила Лоренца
Формула силы Лоренца:
F — сила Лоренца [Н];
q — заряд частицы [Кл];
v — скорость заряженной частицы [м/с];
B — магнитная индукция [Тл];
Направление силы Лоренца:
Определяется по правилу левой руки (для отрицательных зарядов, например, электрона) или правилу правой руки (для положительных зарядов).
Если заряд положительный, то направление силы Лоренца определяется по правилу правой руки. Если заряд отрицательный, сила будет направлена в противоположную сторону от аналогичного положительного заряда.