1.1.2. Геометрія зразків і положення контактів

ЕРС Холла часто вимірюють на пластинах прямокутної форми. Для прямокутної форми зразка розмірами ЕРС Холла визначають наступним чином:

(7)

(8)

де – коефіцієнт Холла; – сила струму, яка протікає через зразок. Якщо для розмірності величин, які входять у дану формулу, використати одиниці системи СІ (вольт, ампер, метр і тесла), тоді коефіцієнт Холла буде мати розмірність :

(9)

Таким чином, для визначення коефіцієнта Холла необхідно виміряти холлівську різницю потенціалів, струм, який протікає через зразок, магнітну індукцію і геометричні розміри зразка в напрямку магнітного поля.

У відповідності з теорією ефекту Холла металеві контакти зі зразком, призначені для вимірювання ЕРС Холла, повинні мати малу площу, щоб не спотворювати лінії струму в зразку. Як контакт використовують металеві зонди. Застосовують також бокові відростки, виготовленні за допомогою ультразвукового або хімічного травлення (рис. 1):

Рис. 1. Модель зразка для вимірювання ЕРС Холла[1]

Зразку і боковим відросткам іноді надають гантелеподібну форму. При цьому технологія виготовлення контактів спрощується, полегшуються операції металізації і плавлення. Такі контакти не спотворюють ліній струму в зразку і за рахунок більшої площі мають малий опір контакту і більш низький рівень шумів. Наявність декількох бокових відростків дозволяє одночасно з ЕРС Холла виміряти питомий опір зразка.

Співвідношення геометричних розмірів зразка і місцезнаходження контактів можуть суттєво впливати на вимірювальну ЕРС Холла.

Описаний вище метод вимірювання ЕРС Холла і питомого опору на пластинах у формі паралелепіпеда чутливий до розмірів контактів. Тому для зменшення впливу контактів вимірювання іноді проводять на зразках, які мають форму, показану на рис.2:

Рис.2 Зразки для вимірювання ЕРС Холла[1]

Дані форми зразків умовно можна розділити на дві групи:

До однієї групи (рис.2, а–б) відносяться зразки у формі кленового листка, тобто маючи таку геометричну форму, при якій протяжність границі витягнута настільки, що контакти кінцевих розмірів вносять допустимо малу похибку в результати вимірювань.

Іншу групу (рис.2, в–е) становлять симетричні зразки правильної геометричної форми з видовженими контактами, для яких вплив контактів на результати вимірів можуть бути розраховані теоретично.

1.1.3. Методи експериментального дослідження ефекту Холла

Для експериментальних досліджень ефекту Холла була розроблена величезна кількість різних методів і підходів. Головний критерій, за якими вони відрізняються між собою, полягає у тому, який струм і яке магнітне поле використовуються при вимірюваннях. За цим критерієм можна виділити чотири основних методи:

1.Метод постійного струму і постійного магнітного поля.

2.Метод змінного струму і постійного магнітного поля.

3.Метод постійного струму і змінного магнітного поля.

4.Метод змінного струму і змінного магнітного поля.

У лабораторній практиці найбільш широко використовується метод постійного струму і постійного магнітного поля. Тому саме цей метод розглянемо більш детально.