Экспериментальная часть

Для проведения эксперимента используется электромагнит, между полюсами которого помещен полупроводниковый образец p - типа. Измерения производятся на стенде (рис.2), с помощью которого можно изменять и измерять величину и направление тока через образец, а также величину и направление тока электромагнита, создающего поперечное магнитное поле в образце. Продольное напряжение U на образце и поперечное холловское напряжение U_х определяются по вольтметрам на стенде.

Рис 2. Передняя панель установки

Выполнение работы

1. Определение проводимости полупроводника

Измерения продольного напряжения U проведите при нескольких значениях тока в пределах от 0 до  3 мА. При каждом зна­чении тока определите U₊ и U_ для обоих направлений тока. Изменение направления тока в образце производится вращением ручки регулирование тока в образце по часовой стрелке и против часовой стрелки. В качестве результата примите среднее значение модулей напряжений.

Постройте график зависимости I(U). По графику этой зависимости найдите угловой коэффициент  и с помощью (2) рассчитайте проводимость  полупроводника.

Размеры образца: b = d = (5 ± 0,1) мм, l = (17 ± 0,1) мм.

2. Определение постоянной Холла, концентрации и подвижности носителей

При фиксированном токе через образец величиной I  2,5 мА снимите зависимость U_x(B) величины хол­ловского напряжения от индукции магнитного поля, изменяя величину I_м тока через электромагнит.

Значение индукции В магнитного поля, создаваемого электромагнитом, определяется по формуле

В = 0,41I_м,

где величина тока I_м через электромагнит подставляется в амперах (А), а величина индукции поля получается в теслах (Тл).

В реальном образце даже при отсутствии внешнего магнитного поля поперечная разность потенциалов обычно отлична от нуля. Это связано с не совсем симметричным расположением контактов а и а (см. рис.1,б), служащих для измерения холловского напряжения. Для исключения этой паразитной разности потенциалов следует измерить напряжения U_x+ и U_x при двух разных направлениях одного и того же тока I_м через электромагнит и в качестве холловского напряжения взять

.

Изменение направления тока в электромагните производится вращением ручки регулирование тока в электромагните по часовой стрелке и против часовой стрелки.

По угловому коэффициенту графика зависимости U_x(B) с помощью (3) найдите постоянную Холла R.

Используя (4), определите концентрацию р дырок в полупроводнике.

Используя найденную в пункте 1 проводимость , найдите подвижность дырок _р в полупроводнике.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Астрель, АСТ. 2003 – кн.2, § 11.3

2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Электричество. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - §§ 98, 100

Лабораторная работа № 5 Термоэлектрические явления

Цель работы: исследование явлений Зеебека и Пельтье, определение коэффициента Зеебека и градуировка термопары, изучение элемента Пельтье.