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

26 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

39803. Використання ІТ в документознавстві 37 KB
  Хоча компютерні інформаційні системи використовують компютерні технології щоб обробити неперевірені відомості в значущу інформацію існує відчутна відмінність між компютером і компютерною програмою з одного боку та інформаційною системою з іншого. Компютери забезпечують устаткування для зберігання і виготовлення інформації. Компютерні програми або програмне забезпечення є наборами керівництва по обслуговуванню які управляють роботою компютерів. Але компютери є тільки частиною інформаційної системи.
39804. Методика малювання натюрморту в початкових класах 21 KB
  При компонуванні натюрморту діти спочатку малюють лінію що виділяє предметну площину від вертикальної стіни. При зображенні натюрморту діти повинні користуватися модулем умовною міркою. За модуль береться самий маленький предмет натюрморту.
39805. Використання творів образотворчого мистецтва на уроках малювання і ліплення в початковій школі 22 KB
  Жодного уроку з образотворчої діяльності не повинно бути без аналізу творів образотворчого мистецтва. Програма пропонує використовувати репродукції фотографії таких видів образотворчого мистецтва: живопис графіка скульптура архітектура декоративнеприкладне мистецтво. Інколи для порівняння аналізів творів образотворчого мистецтва можна ввести в заключну частину при аналізі дитячих робіт щоб діти самі аналізуючи свою роботу могли знайти недоліки у своїх роботах.
39806. Вплив підготовки дітей на якість виконання робіт з образотворчого мистецтва 21 KB
  Одним із факторів підготовки є: спостереження предметів із навколишнього світу. виконання багаточисленнних ескізів і начерків предметів з ескізних блокнотах. виконання різноманітних вправ по техніці зображення предметів по утворенню кольорів та по використанню перспективи. навчання дітей послідовності зображення предметів використання педагогічного малюнка використання зразка вчителя ґрунтовна розповідь про даний предмет і сюжет індивідуальна робота з дітьми виконання окремих копій.
39807. Педмалюнок і його роль у формуванні практичних навичок у молодших школярів 21.5 KB
  При повторному зображенні використовується частковий показ різноманітні прийоми нагадування виконання малюнка словесне нагадування малювання в повітрі малювання на своєму аркуші на столі у дитини малювання на додатковому аркуші для проб малювання на аркуші дитини. Зразок і педмалюнок є основою для малювання і впливає на якість малюнка.
39808. МЕТОДИ ЗА ВИДАМИ ДІЯЛЬНОСТІ, ДАТИ ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОБЛЕМНОМУ І ДОСЛІДНИЦЬКОМУ МЕТОДУ ТРУДОВОГО НАВЧАННЯ 75 KB
  Під методами трудового навчання розуміють способи спільної роботи учителя і учнів. Методи трудового навчання це способи взаємозвязаної і взаємозумовленої діяльності учителя та учнів під час якої учні під керівництвом учителя набувають теоретичних знань про працю людей матеріали та інструменти про планування технологічного процесу виготовлення виробів а також умінь і навичок з обробки матеріалів відповідними інструментами та виготовленням виробів. Технічні прийоми потребують різноманітного обладнання матеріалів пристроїв технічних...
39809. Уравнение динамики АСР 301.5 KB
  Уравнение динамики АСР. АСР в установившемся режиме или статическом режиме работе при появлении внешнего возмущающего воздействия или регулирующего воздействия переходит в динамический режим работы который заканчивается новым установившимся режимом или прежним. ibi постоянные коэффициенты определяющие АСР и ОУ. Динамический режим работы АСР.
39810. Типовые динамические звенья 414.5 KB
  Элемент описываемый дифференциальными уравнениями не выше второго порядка типовое динамическое звено. Усилительное безинерционное звено. Интегрирующее звено. Инерционное звено первого порядка апериодическое.
39811. Типовые законы управления и регуляторы 302 KB
  Регулятором является устройство анализирующее состояние объекта управления и вырабатывающее управляющее воздействие. В зависимости от поставленных задач и объекта управления выбирается структура и параметры регулятора. Законом управления регулирования называется описывающее регулятор дифференциальное уравнение.