Описание установки
Установка (рис.9.1)
содержит следующие элементы и приборы:
ПП —
образец
полупроводника в форме прямоугольной
пластинки;
—
потенциометр для устранения асимметрии
контактов;
—
эталонное сопротивление;
—реостат
для регулировки тока через образец;
мА — миллиамперметр для измерения
тока через образец. Назначение ключей
,
и
должно быть ясным из рисунка. Образцы
исследуемых полупроводников закреплены
на держателе между полюсами электромагнита,
цепь питания которого показана на
рис.10.2, б
в работе
10. Для
наблюдения явления Холла следует
включить ток через образец и магнитное
поле; возникающую при этом разность
потенциалов Холла можно зарегистрировать
чувствительным вольтметром. Перед
каждым измерением разности потенциалов
Холла необходимо устранять разность
потенциалов, связанную с асимметрией
расположения соответствующих контактов
на образце. Объяснение появления этой
разности потенциалов и методика ее
установления с помощью потенциометра
описаны в работе
10 (раздел
«Описание установки»).
Рис.9.1. Принципиальная схема установки для изучения явления Холла
в полупроводниках
Задание
Включить установку и определить диапазоны изменения тока через образец, тока магнита и разность потенциалов Холла и установить соответствующие пределы на измерительных приборах. При измерениях следует учесть, что благодаря возможности изменения направлений токов на противоположные все величины могут меняться в пределах от наибольших положительных значений до таких же по абсолютной величине отрицательных значений.
1. Исследование зависимости разности потенциалов Холла от тока через образец. Установить наибольший по модулю ток магнита и измерить разность потенциалов Холла для 10-11 значений тока через образец.
2. Исследование зависимости разности потенциалов Холла от магнитной индукции. Установить наибольший по модулю ток через образец и измерить разность потенциалов Холла для 10-11 значений тока магнита.
3. Измерение
напряжений для определения удельного
сопротивления образца.
Разомкнуть ключ
.
Для нескольких значений тока измерить
напряжение на образце
и напряжение на эталонном сопротивлении
.
4. На
основе данных, полученных в п.1
задания, построить график зависимости
разности потенциалов Холла от тока
через образец. Используя построенный
график, график зависимости магнитной
индукции от тока магнита, который имеется
на лабораторной установке, и формулу
(9.1), найти
модуль постоянной Холла
и ее погрешность
.
5. На
основе данных, полученных в п.2
задания, и
графика зависимости магнитной индукции
от тока магнита построить график
зависимости разности потенциалов Холла
от магнитной индукции. Используя
построенный график и формулу
(9.1), найти
модуль постоянной Холла
и ее погрешность
.
6. На основе данных, полученных в п.3 задания, найти удельное сопротивление полупроводникового образца по формуле:
,
где b, d, l — толщина, ширина и длина образца соответственно. На основе этой же формулы определить погрешность .
7. По формулам (9.2) и (9.3) вычислить соответственно концентрацию носителей тока и подвижность носителей тока. Найти их погрешности.