36790

Определение концентрации и подвижности основных носителей заряда в полупроводниках

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Эффект Холла обусловлен взаимодействием носителей заряда электронов проводимости и дырок с магнитным полем. В магнитном поле на электрон действует магнитная сила F= e[B v] на положительные заряды F= q[B v] v = j ne – средняя скорость направленного движения носителей в электрическом поле; nконцентрация носителей; e qзаряды под действием которой частицы отклоняются в направлении перпендикулярном j и B. При одном и том же направлении тока на передней грани накапливаются разные по знаку заряды в зависимости от типа...

Русский

2013-09-23

174.5 KB

24 чел.

Лабораторная работа № 2-06

«Определение концентрации и подвижности основных носителей заряда в полупроводниках»

Цель работы: определение концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводниках на основании измерений эффекта Холла.

Приборы и принадлежности: образец арсенида галлия, электромагнит ЭМ-1, источник постоянного тока, вольтметр.

Краткое теоретическое содержание работы

  Одним из наиболее удобных методов изучения полупроводников является эффект Холла. Эффект состоит в возникновении на боковых гранях элемента с током, помещенного в поперечное магнитное поле, разности потенциалов, пропорциональной величине тока  I  и индукции магнитного поля B:

                                     (1)

где - толщина образца.

Величина  называется постоянной, или коэффициентом Холла.  

  Эффект Холла обусловлен взаимодействием носителей заряда (электронов проводимости и дырок) с магнитным полем. В магнитном поле на электрон действует магнитная сила F= e[B, v], на положительные заряды F= q[B, v]  ( v = j / ne – средняя скорость направленного движения носителей в электрическом поле; n-концентрация носителей; e, q-заряды), под действием которой частицы отклоняются в направлении, перпендикулярном  j и B.

  В результате на боковой грани пластины происходит накопление зарядов и возникает поле Холла  . При одном и том же направлении тока на передней грани накапливаются разные по знаку заряды в зависимости от типа носителей.

  Постоянная Холла равна  . R можно выразить через подвижность носителей заряда  или , где - проводимость образца (проводимость арсенида галлия).

   

   

Схема экспериментальной установки

  Образец (тонкая пластинка  м) помещается в магнитном поле. Магнитное поле создает специально созданный электромагнит. В зависимости от тока (напряжения), пропускаемого через обмотку электромагнита, напряженность магнитного поля изменяется в пределах А/м. Проводимость образца арсенида галлия равна  

Интенсивность тока, пропускаемого через образец, изменяют от 0,5 до 1 А. Разность потенциалов  измеряют цифровым вольтметром с большим входным сопротивлением.

  Постоянная Холла равна :

                   (2)       

где

Концентрация носителей n :

                                                             (3)

где

Техника эксперимента. Расчетные данные. Таблицы.

  1.  Ознакомиться с приборами лабораторной установки, изучить их передние панели.
  2.  Включить источник питания электромагнита, установить ток 600 мА и напряжение 20 В.
  3.  Включить источник для подачи тока на образец Холла и установить напряжение на нем 2 В.
  4.  Провести измерения  при напряжениях питания электромагнита 10,15,20В и при токах через образец  Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1.                                           

10

3,599

4,673

5,834

15

3,815

4,975

6,211

20

4,044

5,287

6,596

   

5. По графику  определить значения напряженности магнитного поля  для напряжений источника питания электромагнита 10,15,20 В.

 

Таблица 2.

10

49,33

15

74

20

98,67

График зависимости

  1.  По формуле (2) рассчитать значения  для всех режимов измерения и определить его среднее значение. Данные занести в таблицу 3.

Расчеты для таблицы 3.

Используя формулу:

;         (Постоянная Холла)

где - коэффициент усиления.

1.  

 2.  

 3.  

 4.  

 5.  

6.  

7.  

8.  

9.  

Таблица 3.

10

41,46

32,25

26,38

15

29,30

22,79

18,64

20

23,29

18,11

14,82

25,23

6.Далее, рассчитываем концентрацию носителей заряда n в образце арсенида галлия.

     (Формула для вычисления концентрации носителей заряда)

;  

 

                             

 7.Впоследствии, необходимо определить подвижность носителей заряда в арсениде галлия по формуле , если известно, что .

;

 ;

 

 

Вывод: в ходе проведения данного экспериментального опыта, нам необходимо было провести измерения разности потенциалов и рассчитать полученные данные, на основании измерений эффекта Холла. Нашей задачей являлось определение концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводниках. В процессе выполнения работы ознакомились с приборами лабораторной установки. А также наглядно изучили один из методов изучения полупроводников с помощью эффекта Холла.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1470. Дискурсивные аспекты политических дебатов (на материале русских и английских текстов) 329.27 KB
  На основе выработанного метода определить сопоставительные характеристики дискурсивных особенностей англоязычной и русскоязычной речи. Представить сравнительное описание речевого поведения участников политических дебатов через призму теории пресуппозиций в рамках политического дискурса. Выявить степень привязанности к контексту речевого поведения политических деятелей, а также определить те аспекты, которые обусловливают нарушение контекстуальных фреймов.
1471. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ЛИЧНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ КОММУНИКАЦИИ В НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ 329.94 KB
  Цель диссертационного исследования состоит в выявлении и последующей классификации общих, универсальных и специфических, уникальных особенностей реализации личностно-ориентированной коммуникации при сопоставлении вариантов ее осуществления в русскоязычном и англоязычном киберпространстве.
1472. СТРУКТУРА И СЕМАНТИКА ДЕТЕКТИВНОГО НАРРАТИВА (на материале текстов английских и русских рассказов) 331.07 KB
  Целью диссертационной работы является сопоставительный анализ когнитивных механизмов структуры и семантики детективного нарратива на материале английского и русского языков.
1473. Win API 32. Программирование на C 337.13 KB
  Литература по API Windows. Краткая история Windows. Цикл обработки сообщений Windows. Стили окна, overlapped window, pop-up window. Структура сообщения MSG. Окно сгенерированного приложения.
1474. ЭМОЦИОНАЛЬНЫЙ КОНЦЕПТ ЛЮБОВЬ В ИДИОСТИЛЕ А.С. ПУШКИНА 332.86 KB
  Ррассмотрение понятий концепт, концептуальная картина мира, представление методологических основ исследования концепта, определение понятия идиостиля, а также особенностей и возможностей поэтического перевода.
1475. ЛИНГВОКОГНИТИВНЫЙ И ПРАГМАТИЧЕСКИЙ УРОВНИ ЯЗЫКОВОЙ ЛИЧНОСТИ А.П. СТЕПАНОВА 334.33 KB
  Цель работы – определить особенности лингвокогнитивного и прагматического уровней структуры языковой личности первого енисейского губернатора А.П. Степанова, установить его ключевые (эстетические, утилитарные и художественные) ценности.
1476. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ИНВЕРСИИ: КОНЦЕПТ ЧУДО (НА МАТЕРИАЛЕ РУССКИХ И ИРЛАНДСКИХ ПОСЛОВИЦ, ПОГОВОРОК И СКАЗОК) 338.84 KB
  Целью данной работы является выявление лингвистических, хронотопических и нарративных особенностей выражения концепта чудо/miracle в текстах русского и ирландского фольклора, а также проверка гипотезы концептуальных инверсий применительно к данному концепту.
1477. НОМИНАТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ГЛАГОЛЬНО-ИМЕННЫХ СЛОВОСОЧЕТАНИЙ ТИПА И TO GIVE A SMILE 339 KB
  Описать номинативный механизм ГИС с точки зрения когнитивного подхода в теории номинации и сопоставить русские и английские ГИС по характеру передаваемой ими когнитивной информации, исследовать и сопоставить когнитивно-коммуникативные свойства русских и английских ГИС в области семантического (И.И. Ковтунова, К.Г. Крушельницкая, В. Матезиус, Н.А. Слюсарева и др.) и актуального синтаксиса (Ч. Филлмор, У. Чейф, Р.О. Якобсон и др.)
1478. СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ КОГНИТИВНЫЙ И ЛИНГВОКУЛЬТУРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РУССКИХ, БОЛГАРСКИХ И АНГЛИЙСКИХ АНЕКДОТОВ 339.73 KB
  Рассмотрение таких понятий как юмор, картина мира, стереотип, установка, ментальность, а также изучить понятие анекдот, проблему его определения отечественными и зарубежными исследователями, рассмотреть различные теории юмора, выработать исходные позиции.