36906

Измерение холловской разности потенциалов в полулроводниковой пластине и определение концентрации, подвижности и знака носителей заряда, участвующих в токе

Лабораторная работа

Физика

Эффект Холла в полупроводниках. Основные теоретические положения к данной работе основополагающие утверждения: формулы схематические рисунки: Эффект Холла заключается в возникновении поперечной разности потенциалов при пропускании тока через металлическую или полупроводниковую пластинку помещенную в магнитное поле направленное под некоторым углом к направлению тока. Классическая...

Русский

2013-09-23

294.5 KB

2 чел.

PAGE  5

Московский государственный университет

путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Институт, группа ИУИТ, УИС-111                         К работе допущен____________________

        (Дата, подпись преподавателя)

Студент Дмитриева Е. В.                                          Работа выполнена___________________

 (ФИО студента)      (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель Шульмейстер А. М.                     Отчёт принят_______________________          (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №47

Эффект Холла в полупроводниках.

  1.  Цель работы:

Измерение холловской разности потенциалов в полулроводниковой пластине и определение концентрации, подвижности и знака носителей заряда, участвующих в токе.

2. Принципиальная схема установки

(или её  главных узлов):

О – арсенид галлия;

D – диэлектрический держатель;

Р1, Р2 – рукоятки;

Э – цилиндрический экран;

Б – батарея гальванических элементов;

Т – тумблер;

П1, П2, П3 – переключатели;

μА – микроамперметр;

R1, R2 – сопротивления;

1-12 – клеммы;

S, N, – южный и северный полюсы   

постоянного магнита;

Тб – таблица;

 
3. Основные теоретические положения к данной работе
(основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

 Эффект Холла заключается в возникновении поперечной разности потенциалов при пропускании тока через металлическую или полупроводниковую пластинку, помещенную в магнитное поле, направленное под некоторым углом к направлению тока.

 Разность потенциалов возникает, как это показано на рис. между точками А и А1, лежащими на прямой, перпендикулярной как к вектору j, так

и к вектору индукции В. В отсутствие магнитного поля точки А и А1 лежат на эквипотенциальной поверхности.

 Классическая электронная теория объясняет эффект Холла следующим образом: поток электрических зарядов, попадая в магнитное поле, отклоняется от первоначального направления своего движения под действием силы Лоренца:

   (1)

где й – величина заряда, - средняя дрейфовая скорость.

 При этом одна из боковых сторон пластинки получает отрицательный заряд, в то время как противоположная сторона заряжается равным ему по величине положительным зарядом. Накопление зарядов происходит до тех пор, пока сила, действующая на электрический заряд со стороны хол-ловского электрического поля, не уравновесит силу Лоренца:

  (2)

 Таким образом, напряженность поперечного холловского электрического поля:

    

 Если векторы  и  взаимно перпендикулярны, то    (3).

 Средняя скорость направленного движения носителей тока связана с плотностью тока у соотношением, где n - концентрация носителей заряда. Следовательно

  (4)

 Выразив плотность тока через силу тока I и подставив выражения (4) в (3), поличим

   (5)

Где , постоянный Холла.

 Соотношение (5) позволяет определить постоянную Холла , м3/Кл, и концентрацию носителей заряда n , м3 , в образце из опытных данных

;   

Знак постоянной Холла определяется знаком носителей заряда. У полупроводников постоянная Холла может быть отрицательной и положительной, так как существует два типа проводимости. У полупроводников с электронной проводимостью (полупроводников n-типа) перемещаются электроны, и знак постоянной Холла отрицателен. У другого типа полупроводников электропроводность осуществляется положительными зарядами или так называемыми «дырками». Такие полупроводники называются дырочными (полупроводниками р-типа). Они имеют положительный знак постоянной Холла.


4. Таблицы и графики

    Результаты измерений и расчетов:

Крайнее правое положение ручки Р1:

I

мА

(R1)i1

мкА

(R2)i1

мкА

, мкВ

(i=1..4)

, мкB

1

1

н

1,8

1

2070

Нижнее

6323

в

-2

-1,5

-5520

2

2

н

3,1

2

5185

Верхнее

-9115

в

-3,6

-2,4

-6624

3

3

н

4,9

3

7118

-

в

-5,1

-3,5

-10264

4

4

н

6,5

4,2

10920

-

в

-7

-4,8

-14051

Крайнее левое положение ручки Р1:

I

мА

(R1)i1

мкА

(R2)i1

мкА

, мкВ

(i=1..4)

, мкB

1

1

н

-2,2

-1,8

-9108

Нижнее

-8526

в

2

1

1840

2

2

н

-3,8

-2,5

-6723

Верхнее

6001

в

3,2

2

4907

3

3

н

-5

-3,3

-8929

-

в

4,9

3

7118

4

4

н

-6,6

-4

-9342

-

в

5,8

3,8

10138

R1 = 100 Ом

R2 = 1020 Ом

b = 1,5 мкм

В = 2000Тс

ρ = 0,5*10-2 Ом*м

5. Расчёт измерений.

  1.  Рассчитаем UH (ЭДС Холла) по формуле для каждого случая.
  2.  Рассчитаем среднее значение ЭДС Холла для каждого случая.

  1.  Найдем постоянную Холла по формуле ;

1н: 843*10-63/Кл)  2н: -1137*10-63/Кл)

1в: -1215*10-63/Кл) 2в: 800*10-63/Кл)

4) Найдем концентрацию n по формуле , где q=1,6*10-19Кл

1н: 329*1025-3)

2н: -244*1025-3)

1в: -228*1025-3)

2в: 347*1025-3)

  1.  Вычислим подвижность носителей заряда по формуле

1н: =9,5*10-62/В*с)

2н: =-1,28*10-52/В*с)

1в: =-1,37*10-52/В*с)

2в: =9*10-62/В*с)

 

Подпись студента:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78500. Арт-техники в практике индивидуальной работы психолога с подростками 1.03 MB
  Рисунок который был сделан на первой встрече называется Мое настроение рисунок. Кате сначала было сложно включиться в работу но когда она сосредоточилась то быстро изобразила рисунок на предложенную тему. Она работала старательно и помощи ей не потребовалось в течение всего занятия она ясно поняла что и как надо сделать. Рисунок полученный в результате был очень темным и скудным по своей экспрессии и имел диагностический характер.
78501. Влияние научно – исследовательской деятельности старшеклассников на развитие креативности 43.82 KB
  Влияние научно исследовательской деятельности старшеклассников на развитие креативности Креативность является сравнительно новой психологической характеристикой появившейся в психологии в начале 50х гг. Исследования креативности за рубежом начались раньше чем в России. Активно разрабатываются и адаптируются западные диагностические методики измерения креативности на российских выборках. Исследование креативности и организации школьных научных обществ с различных точек зрения больше носит теоретико-эмпирический характер и имеет...
78502. Развитие креативности в старшем школьном возрасте 67.58 KB
  Развитие креативности в старшем школьном возрасте На современном этапе в российском обществе в социально-экономической сфере науке технике происходят глобальные изменения. Научный интерес вызывают концепции креативности Дж. Цель исследования: изучение специфики и особенностей развития креативности в старшем школьном возрасте. Предмет исследования процесс развития креативности в старшем школьном возрасте.
78503. Развитие художественного интереса учащихся старших классов на материале музееведения 382.5 KB
  Вся идеология работы с подрастающим поколением должна строиться на культуре, традициях, эстетическом воспитании и художественном развитии. Очень важно, чтобы подрастающее поколение совершенствовалось и развивалось не только в музыкальном, литературно-художественном плане
78505. Психологические факторы готовности студентов к развитию интеллектуальной сферы школьников 53.43 KB
  В современных условиях интеллектуальному развитию школьников придаётся особое значение наряду с другими развивающими целями и задачами обучения. Развитие интеллектуальной сферы школьников рассматривается многими исследователями как условие пронизывающее весь учебный процесс. В этой связи своевременным становится вопрос о специальной подготовке будущих учителей к работе по развитию интеллектуальной сферы школьников.
78506. Решение психологических задач как средство повышения качества профессиональной подготовки воспитателей дошкольных образовательных учреждений 60.47 KB
  В преподавании психологии могут применяться задачи на установление соответствия между теоретическими понятиями и закономерностями и примерами их использования задачи по психологическому анализу поведения литературных героев или известных людей задачи по психологическому анализу частных жизненных или учебных ситуаций и др. Первоначальные попытки создать задачи по психологии работы А. Задачи широко используются при изучении общей возрастной педагогической психологии в вузах Сборник задач по общей психологии 1974; Ф. Задачи по детской...
78507. Психологическая компетентность воспитателя дошкольного образовательного учреждения 64.96 KB
  В психологии общепринятой является точка зрения согласно которой понятие компетентность включает знания умения навыки а также способы выполнения деятельности. Огарев понимает компетентность как устойчивую способность к деятельности со знанием дела. Автор отмечает что компетентность является категорией оценочной и характеризует человека как субъекта специализированной деятельности где развитие способностей человека дает ему возможность выполнять квалифицированную работу принимать ответственные решения в проблемных ситуациях...
78508. Обучение пересказу литературных текстов детей дошкольного возраста 79.55 KB
  Познавательное речевое и физическое развитие детей дошкольного возраста А. Науменко Обучение пересказу литературных текстов детей дошкольного возраста В настоящее время все меньше и меньше внимания педагоги на занятиях по развитию речи уделяют обучению пересказу литературных текстов детей дошкольного возраста. Ведь грамотно построенное занятие по обучению детей пересказу оказывает влияние на все стороны развития личности ребёнка: умственное нравственное эстетическое и конечно речевое развитие. Вопросы обучения пересказыванию детей...