2 семестр - 1 курс / lav19_print

Федеральное 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:

1. Сила Лоренца: – сила Лоренца (вектор) [Н] – элементарный заряд частицы (скаляр) [Кл] – средняя скорость заряженной частицы (вектор) [м/c] – магнитная индукция (вектор) [Тл]

2. Разность потенциалов Холла: ​ — разность потенциалов Холла (напряжение Холла) [В]. — напряжённость электрического поля Холла [В/м]. — ширина образца (расстояние между электродами, на которых измеряется ​) [м].

3. 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 [ ]

4. Постоянная Холла:

5. Подвижность носителей: – подвижность носителей заряда – удельная проводимость материалы [См/м]

6. 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							№ опыта
1							19
2							20
3							21
4							22
5							23
6							24
7							25
8							26
9							27
10							28
11							29
12							30
13							31
14							32
15							33
16							34
17							35
18

Протокол наблюдений

Лабораторная работа №19.

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ»

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.