1. Титульный лист стандартной формы-сами сделаете

2. Описание эффекта Холла с необходимыми формулами и иллюстрациями.

Эффект Холла

Существуют различные способы измерения магнитного поля. В данной лабораторной работе магнитное поле соленоида измеряется с помощью датчика Холла. Работа датчика основана на эффекте Холла. Эффект Холла – это возникновение в металле или полупроводнике с током плотностью , помещенном в магнитное поле , электрического поля в напряжении, перпендикулярном и . Поместим металлическую пластинку с током плотностью в магнитное поле , перпендикулярное (рис. 3). При данном направлении тока скорость носителей тока в металле, электронов, направлена справа налево. Электроны испытывают действие силы Лоренца ( = e[ ]), которая в данном случае направлена вверх. Таким образом, у верхнего края пластинки возникает повышенная концентрация электронов, а у нижнего – их недостаток, и, следовательно, верхний край зарядится отрицательно, а нижний – положительно. В результате этого между краями пластинки возникает дополнительное поперечное электрическое поле, направленное снизу вверх. Когда напряженность Е_в этого поперечного поля достигает такой величины, что его действие на заряды будет уравновешивать силу Лоренца, то установится стационарное распределение зарядов в поперечном направлении.

Условие равновесия

еЕ_в = еvB, (10)

где . а – ширина пластины; φ_х – поперечная (ЭДС Холла) разность потенциалов между верхней и нижней поверхностями.

Разность потенциалов Δφ_х ≡ U_х (электрическое напряжение) называют как ЭДС Холла, так и холловской разностью потенциалов.

В соответствии с (10)

U_х = vBа. (11)

С учетом того, что сила тока I = jS = evS (S – площадь поперечного сечения пластинки толщиной d; – концентрация электронов; v – средняя скорость упорядоченного движения электронов), получим

, (12)

т. е. U_x прямо пропорциональна магнитной индукции В. В формуле (12) К_х = – постоянная Холла, зависящая от вещества. С другой стороны, из (12) следует

К_х = .

Таким образом, если величина К_х известна, то, измеряя холловскую разность потенциалов, можно определить величину магнитного поля

В = . (13)

Из формул (12) и (13) следует, что большей чувствительностью к магнитному полю обладают датчики Холла с низкой концентрацией носителей зарядов . У полупроводниковых материалов на несколько порядков меньше, чем у металлов, и соответственно во столько же раз больше возникающая ЭДС Холла, поэтому на практике датчики Холла изготавливают из полупроводниковых материалов.

При отсутствии магнитного поля ЭДС Холла равна нулю. Однако вследствие различных причин (например, недостаточно точной установки выходных электронов датчика на одной эквипотенциальной поверхности) измерительный прибор может показать некоторую разность потенциалов U₀ даже при В = 0. А при В ≠ 0 показания прибора, измеряющего разность потенциалов, составляют

, (14)

т. е. U линейно зависит от В и, следовательно изменение и . Отношение может быть определено из графика зависимости U от В, полученного на основе экспериментальных измерений. При линейной зависимости U от В отношение есть тангенс угла наклона прямой, а U₀ – значение U при В = 0.

3. Характеристики образца.

С сайта возьмите свои значения и просто напишите их)

4. Цель работы, методика измерений и режим работы лабораторного макета.(сами подумайте)

Цель работы: изучение эффекта Холла в полупроводниковом образце германия(кремния или Арсенида галлия) при комнатной температуре. Измерение зависимости э.д.с. Холла от величины индукции магнитного поля. Определение постоянной Холла.