Використання ефекту Холла.

1. Вимірюючи знак і значення постійної Холла (11), можна встановити тип носіїв заряду і їх концентрацію. Одночасно вимірюючи питому електропровідність, є можливість визначити цілий ряд фундаментальних характеристик напівпровідників: ступінь чистоти, енергію активації домішок і ширину забороненої зони, відношення рухливості дірок і електронів і їх ефективні маси.

Рис. 8.2.

2. Поява холлівської ЕРС використовується в більшості вимірювальних пристроїв і схем автоматики: в магнетометрах (для вимірювання індукції магнетного поля), струмомірах (для вимірювання сили струму, який протікає в кабелях), ватметрах, для перетворення постійного струму в змінний, генерування, модуляції і демодуляції електромагнетних коливань. Для виготовлення холлівських датчиків успішно використовують Ge і Si, однак найкращі результати одержані при використанні InSb, InAs, InAs_xP_1-xтощо.

Хід роботи

1. Ознайомтесь з лабораторною установкою і приведіть її в робочий стан, при цьому кремнієвий напівпровідник розміщується між полюсами постійного магнету з індукцією, яка вказується на лабораторній установці. Там же ви знайдете розміри кремнієвого зразка. Електрична схема установки подана на рис. 8.2.3

І1.2,мкА вимірювання холлівського струму для трьох значень струму через напівпровідник. Ці та інші необхідні параметри, які є на лабораторній установці, занести до таблиці.І1.2, мА	Іх,мкА	r1.2, Ом	r ,0м	а, м	b,м	d,M	В,Тл
3
5
7

Обробка експериментальних результатів

1. Для трьох значень струмів через напівпровідник розрахувати відповідні значення холлівської різниці потенціалів між точками (3, 6) напівпровідника, скориставшись законом Ома:

U_x=І_х(r_+ r_3.6).

2. Скориставшись співвідношенням (10), обчислити значення сталої Холла. У цьому випадку:

.

3. Середнє значення сталої Холла дає можливість визначити концентрацію носіїв струму в напівпровіднику:

,

де q=l,610^-19Кл.

3. Розрахувати значення питомої електропровідності напівпровідника У цьому випадку:

,

де a, b, d— розміри кремнієвого зразка в м;

r_1,2— опір зразка між точками 1 і 2.

5. Оцінити величину рухливості носіїв (наш напівпровідник має діркову провідність). Тому

,

де q— елементарний заряд;

n— концентрація носіїв.

Контрольні запитання

1. Електропровідність металів. Надпровідність, магнетні властивості надпровідників.

2. Енергетичні зони в кристалах, розщеплення енергетичних рівнів. Розподіл електронів по енергетичних зонах.

3. Валентна зона, зона провідності в металах, напівпровідниках і діелектриках.