- •Изучение эффекта Холла в полупроводниках
- •Краткая теория классического эффекта Холла
- •Описание экспериментальной установки Блок-схема установки
- •Порядок выполнения работы
- •Опыт 1: Определение концентрации носителей
- •Квантовый эффект Холла и новый эталон сопротивления
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
Описание экспериментальной установки Блок-схема установки
На рис.14.3 приведена блок-схема установки для изучения эффекта Холла. Установка состоит из электромагнита, датчика Холла с подъемным механизмом, блока питания Б5-47, милливольтметра В7-16, амперметра А.
Рис. 14.3.
Порядок выполнения работы
1. Проверьте схему подключения проводов на установке, согласно
приведенной блок-схеме (рис. 14.3).
2. Включите вольтметр в сеть и дайте ему прогреться 3-5 минут. На блоке питания Б5-47 установите выходное напряжение UБП = 0, максимальную силу тока IБП = 2 A.
3. Включите блок питания Б5-47 и дайте ему прогреться 2-3 минуты.
Опыт 1: Определение концентрации носителей
1. Установите микровинтом держатель датчика Холла точно между полюсами электромагнита. Положение датчика Холла определяется риской на держателе. Совместите эти риски с рисками на полюсах электромагнита.
2. Регулируя выходное напряжение прибора Б5-47, установите ток в обмотке электромагнита по амперметру Iэм = 0,5 A. Запишите показание вольтметра В7-16 UН в таблицу 14.1.
3. По формуле (9) найдите концентрацию носителей заряда при толщине кремниевой пластины (полупроводник р-типа) d = 0,01 мм. Данные вычислений занести в таблицу 14.1.
4. Силу тока I, протекающего через датчик Холла, рассчитать по закону Ома для UД =15 В, RД = 3 кОм, где UД и RД – напряжение на датчике Холла и его сопротивление соответственно.
5. Измерения повторить при силе тока в обмотке электромагнита по амперметру Iэм = 1 А согласно пп.1-4. Данные вычислений занести в таблицу 14.1.
6. Значения индукции магнитного поля В определить по графику В = f(Iэм) (рис. 14.4).
7. Найдите среднее значение концентрации носителей тока <n+> по двум измерениям. Результаты вычислений занесите в табл. 14.1.
Рис. 14.4
Таблица 14.1
Iэм, A |
UН, мВ |
< UН > , мВ |
n+ |
<n+> |
RH |
<RH> |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Опыт 2: Изучение зависимости UН = f(B)
1. Включите прибор Б5-47. Изменяя силу тока электромагнита от 0 до 2А через каждые 0,2 А, снимите зависимость UН от величины магнитной индукции В. Значение индукции магнитного поля В определить по графику В = f(Iэм) (рис. 4). Полученные значения UН записать в табл. 14.2.
2. Постройте график зависимости UН = f(B).
Таблица 14.2
N, п/п |
Iэм, А |
B, Tл |
UН, мВ |
1 2 . . |
|
|
|
Опыт 3: Изучение зависимости UН = f(Z)
Цель опыта – выяснить степень неоднородности магнитного поля между полюсами электромагнита, используя в качестве измерителя поля датчик Холла.
1. Установите микровинтом указатель держателя датчика Холла в нижнее положение (на отметку ~ 20 мм).
2. Установите силу тока электромагнита по амперметру Iэм = 0,5 A с помощью выбора необходимого напряжения на панели блока питания Б5-47.
3. Поднимите микровинтом держатель датчика Холла вверх на 3 мм.
Запишите показание UН по прибору В7-16 в таблицу 14.3.
4. Повторите измерения 20 раз, поднимая датчик Холла через каждые 3 мм до отметки 80 мм.
5. Постройте график зависимости UН = f(Z) при силе тока электромагнита Iэм = 0, 5 А.
Таблица 14.3
-
N,
п/п
Iэм = 0,5 A
Z, мм
UН, мВ
1
2
…