Описание лабораторной установки
В работе используется миниблок ««датчик Холла». Он содержит цилиндрическую катушку с сердечником, в зазоре которого находится датчик Холла. Магнитное поле создается путём пропускания постоянного тока через катушку. Магнитная индукция в зазоре сердечника рассчитывается по формуле:
.
(11)
Здесь
- магнитная постоянная;
- сила тока в катушке;= 1200 – число витков;
= 1,7 мм – величина зазора.
Толщина пластинки
полупроводника
и допустимое значение тока в датчике
указаны на этикетке миниблока.
Порядок выполнения работы
Из набора миниблоков выберите миниблок «датчик Холла» и установите его на наборном поле так, как показано на рисунке 3.
Соберите электрическую цепь так, как показано на монтажной схеме. Для измерения силы тока (А) используйте левый мультиметр. а для измерения напряжения (V) – правый мультиметр. Приборы для измерения силы тока датчика Холла и для измерения тока в катушке подключаются поочерёдно.
В
ключите
амперметр для измерения силы тока
датчика Холла (как показано на рисунке
пунктиром), установив на нём предел
измерения 20 мА. Выведите регулятор
генератора постоянного напряжения на
ноль (до упора влево), включите блок
генераторов напряжений и запишите
значение тока в датчике Холла
.Переключите амперметр для измерения тока в катушке (как показано на рисунке сплошной линией), а гнёзда, к которым был подключён амперметр, соедините перемычкой.
Установите в катушке первое значение тока 20 мА и запишите в таблицу 1 значение э.д.с. Холла
.
Поменяйте направление тока в катушке
переключателем на миниблоке и снова
запишите в таблицу значение э.д.с. Холла
.
Увеличивайте ток в катушке через каждые 20 мА до 200 мА и вносите в таблицу значения э.д.с. при прямом и обратном токе в катушке. Число экспериментальных точек должно быть не менее десяти. Рассчитайте среднее значение э.д.с. Холла
.
Таблица 1
IК, мА |
, мВ |
, мВ |
|
В, мТл |
20 |
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
…. |
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
,
мВ
Рассчитайте магнитную индукцию в зазоре сердечника, на который намотана катушка, по формуле (11). Результаты расчётов занесите в таблицу.
Постройте график зависимости э.д.с. Холла от магнитной индукции:
;
убедитесь, что экспериментальные точки
расположены (с допустимым отклонением)
вдоль прямой линии.Определите угловой коэффициент этой прямой:
.
Определите постоянную Холла и концентрацию носителей заряда в полупроводнике по формулам:
;
,
где
= 1,6 x10-19 Кл – величина
элементарного заряда. Результаты расчета
занесите в отчёт.