2. Порядок выполнения работы

Объект исследования

Прямоугольная пластина легированного германия с размерами a=11,5 мм ; b =7,5 мм; d=3,5 мм, снабженная холловскими зондами и токовыми электродами и помещенная между полюсами электромагнита ЭМ.

Схема лабораторной установки

Лабораторная установка (рис. 4) включает в себя:

– блок питания электромагнита АГАТ;

– микровольтметр В2-15 для измерения величины и знака разности потенциалов

U между холловскими зондами;

– блок питания образца (БПО).

Рис.4. Схема лабораторной установки

Порядок выполнения экспериментальной части работы

1. Получите у преподавателя вариант задания: значения токов через

обмотку электромагнита I_ЭМ и через исследуемый образец I_{0 .}

2. Подготовьте лабораторную установку к работе:

– тумблеры питания на передних панелях БПО, В2-15 и АГАТ поставьте в положении ВЫКЛ.;

– ручку регулировки напряжения на передней панели АГАТА поверните до упора против часовой стрелки;

– регулятор тока I₀ на передней панели БПО поверните до предела против часовой стрелки.

3. Проведите измерения ЭДС Холла:

– включите шнуры питания БПО, В2-15 и АГАТА в сеть электропитания;

– установите с помощью тумблеров « H» (прибор АГАТ) и « I₀» (прибор БПО) первое сочетание знаков Н и I₀, указанное в табл. 1;

– для данного сочетания знаков Н и I₀ установите указанное в табл.1 положение переключателя пределов измерения и тумблера «полярность» (прибор В2-15);

– тумблеры питания на передних панелях БПО, В2-15 и АГАТА поставьте в положение ВКЛ., при этом стрелка прибора В2-15 отклонится вправо до предела и примерно через 15 с вернется в нулевое положение;

– с помощью ручки регулировки напряжения (АГАТ) установите (амперметр А2, вся шкала  5 А) значение тока I_эм через обмотку электромагнита, указанное в задании. Дайте приборам прогреться не менее 3 мин.

– измерьте разность потенциалов между холловскими зондами для первого сочетания знаков Н и I₀ , для этого:

• регулятором тока (прибор БПО) установите значение тока I₀, протекающего через образец, указанное в задании (амперметр А1; вся шкала 5 мА). Отсчитайте число делений по шкале стрелочного прибора В2-15 и определите величину разности потенциалов U (в милливольтах), знак разности потенциалов определите по положению тумблера «полярность» и результаты запишите в табл.1.

• регулятор тока I₀ поверните до упора против часовой стрелки;

• повторите измерение разности потенциалов между холловскими зондами для трех следующих сочетаний знаков Н и I₀ (табл. 1);

• результаты измерений занесите в табл. 1:

Таблица 1. Измеренные значения напряжения между холловскими зондами

№ изме- рения	Подготовка приборов к измерению			Результаты измерений
	Сочетание знаков Н и I0	Положение переключателей пределов изме- рения (В2-15)	Положение тумблера «поляр- ность» (В2-15)	Число делений шкалы (В2-15)	Знак и величина U, мВ
1	+ Н, + I0	mV = 1000 х 1 Вся шкала 1,0 мВ	« – »
2	+ Н, – I0		« + »
3	– Н, + I0	mV = 100 х 1 Вся шкала 0,1 мВ	« + »
4	– Н, – I0		« – »

4. Измерьте с помощью милливольтметра V1, расположенного на передней панели БПО (вся шкала прибора – 50 мВ), падение напряжения U₀

на образце при значении тока I₀, указанном в задании; результаты занесите в табл. 2

Таблица 2. Параметры полупроводника

I0, мА	U0, мВ	R0, Ом	Параметры полупроводника
			RX, м3 / Кл	0 , 1/ Ом м	y, м2/ В с	n, 1/ м3

Обработка результатов измерений

1. Рассчитайте постоянную Xолла по формуле

м³/Кл,

где мВ; d – толщина образца, м;

I₀ – ток через образец, мА; B =  ₀ H – магнитная индукция, Тл ( = 1; ₀ = 4p×10^-7 Гн/м, H= КI_эм – напряженность магнитного поля А/м, К = 49,95 10³ м^-1 I_эм – ток через электромагнит, А);

2. Рассчитайте удельную электропроводность, подвижность, концентрацию и определите знак носителя заряда по формулам:

₀ = a/ R₀ b d – удельная электропроводность образца, 1/ Ом×м,

где: a, b и d – размеры образца, м; R₀ = U₀ /I₀ – сопротивление образца, Ом;

y =| R_x|₀ – подвижность носителей, м²/ В с; n = ₀ / |q| y – концентрация носителей, 1/м³; |q| = 1,6×10^-19 - величина заряда носителя, Кл; R_X = 1/ q n – соотношение для определения знака заряда.

Результаты расчетов занесите в табл.2.