Главная страница
Навигация по странице:

  • Схема лабораторной установки

  • Начальные данные

  • 2. Определение проводимости и подвижности основных свободных носителей зарядов

  • Графические зависимости

  • Контрольные вопросы

    		•

    исследование зависимости ЭДС Холла от величины магнитного поля и от тока.. Лабораторная работа №1. Исследование зависимости эдс холла от величины магнитного поля и от тока


    Скачать 132.08 Kb.
    НазваниеИсследование зависимости эдс холла от величины магнитного поля и от тока
    Анкорисследование зависимости ЭДС Холла от величины магнитного поля и от тока
    Дата08.09.2022
    Размер132.08 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛабораторная работа №1.docx
    ТипИсследование
    #668357

    Цель работы: экспериментальное изучение физической сущности эффекта Холла, исследование зависимости ЭДС Холла от величины магнитного поля и от тока.
    Схема лабораторной установки


    Рис. 2. Принципиальная схема снятия вольтамперной характеристики


    Рис. 3. Принципиальная схема изучения эффекта Холла в полупроводниках
    Начальные данные

    Таблица 1

    Датчик Холла №
    Геометрические размеры
    полупроводника (пластины)
    I, [мА]
    Примечание

    а, [мм]
    d, [мм]
    l, [мм]


    4
    1
    2
    5
    5



    1. Определение постоянной Холла и концентрации основных свободных носителей зарядов

    Таблица 2

    № п/п
    Uхi ,[мВ]
    Bi,[мТл]
    Rхi ,[м3/(А · с)]
    Примечание

    1
    3,1
    10
    0,062
    I = 5 мА

    n = 9,76*10-21

    2
    4,6
    15
    0,061

    3
    6,1
    20
    0,061

    4
    7,7
    25
    0,061

    5
    9,2
    30
    0,061

    6
    10,7
    35
    0,061

    7
    12,2
    40
    0,061

    8
    13,7
    45
    0,061

    9
    15,3
    50
    0,061

    10
    16,8
    55
    0,061

    11
    18,3
    60
    0,061



    Постоянная (константа) Холла:



    где Rx – постоянная Холла, [м3/(А · с)];

    Ux − ЭДС Холла, [мВ];

    I– ток, протекающий по полупроводнику, [мА];

    а – толщина пластины, [мм];

    В – магнитная индукция внешнего магнитного поля, [мТл].
    Концентрация свободных носителей зарядов:



    где – постоянная Холла, [м3/(А · с)];

    е – заряд электрона – -1,6 ·10-19, [Кл].

    2. Определение проводимости и подвижности основных свободных носителей зарядов

    Таблица 3

    № п/п
    Ui, [мВ]
    Ii, [мA]
    γi, [См/м]
    Примечание

    1
    1,3
    3
    0,923

    µn = 0,29

    2
    1,6
    3,6
    0,9

    3
    1,9
    4,2
    0,884

    4
    2,1
    4,8
    0,914

    5
    2,4
    5,4
    0,9

    6
    2,7
    6
    0,888

    7
    3
    6,6
    0,88

    8
    3,2
    7,2
    0,9

    9
    3,5
    7,8
    0,891

    10
    3,8
    8,4
    0,884

    11
    4
    9
    0,9


    Удельная проводимость полупроводника:



    Подвижность основных свободных носителей зарядов:


    При расчете значение постоянной Холла принимает среднее арифметическое, определенное по результатам эксперимента «Определение постоянной Холла и концентрации основных свободных носителей зарядов».
    Графические зависимости:

    Изменение ЭДС Холла в магнитном поле



    Вольтамперная характеристика




    Вывод: Датчики Холла позволяют измерять величину магнитного

    поля. Как видно из опыта, при постоянной величине тока ЭДС

    Холла прямо пропорциональна магнитной индукции.
    Контрольные вопросы

    1. Эффект Холла — это возникновение в электрическом проводнике разности потенциалов на краях образца (напряжения Холла) помещённом в поперечное магнитное поле, при протекании тока, перпендикулярному полю. Холловское напряжение пропорциональное магнитному полю и силе тока было обнаружено Эдвином Холлом в 1879 году и эффект получил его имя.

    Количественно эффект Холла можно охарактеризовать с помощью коэффициента Холла, который определяется как отношение индуцированного электрического поля к произведению плотности тока и приложенного перпендикулярного магнитного поля. Эта характеристика материала, из которого изготовлен проводник, поскольку его величина зависит от типа, числа и свойств носителей заряда.

    2. Величина Rx называется постоянной Холла. Знак постоянной Холла зависит от знака заряда и определяет направление поля Холла. У электронных полупроводников (полупроводников n-типа) R имеет отрицательный знак, у дырочных (полупроводников р-типа) – положительный.
    Таким образом, определяя постоянную Холла и ее знак, можно определить концентрацию и знак носителей тока в полупроводнике.

    3. Применение метода Холла связано с изучением особенностей полупроводников. С его помощью стало возможным вычисление количества носителей заряда на единицу объема, а также их подвижность. При его использовании реально отличить электрон от квазичастицы с положительным зарядом. ЭХ всегда считался основой для разработки датчиков Холла. Аппаратура предназначена для измерения напряженности магнитного поля. Их используют для построения моторов со следящим приводом. В моторах они исполняют роль датчика обратной связи. Они способны измерить угол поворота вала мотора. Датчики Холла устанавливают в электростартерах ДВС, охлаждающих системах ПК, навигационных системах мобильных телефонов, в измерительных приборах для вычисления количества заряда.

    написать администратору сайта