Laboratorium fizyki CMF PŁ
Dzień 17.10.2011 godzina 14:15 grupa 8
Wydział Budownictwa Architektury i Inżynierii
Środowiska
Semestr 1 rok akademicki 2011/2012
Adrian Kowalski
Wiktor Kuszcz
Artur Machejek
ocena _____
Wstęp teoretyczny:
Efekt Halla możemy występuje w przewodnikach i półprzewodnikach gdzie prędkość dryfu nośników prądu Vp jest różna od zera.
Jeżeli przez płytkę półprzewodnika (przewodnika) popłynie prąd o natężeniu I, i jednocześnie poddamy działaniu zewnętrznemu polu magnetycznemu o wartości indukcji B, skierowanym prostopadle do naszej płytki, na nośniki prądu zacznie działać siła zakrzywiająca ich tory ruchu, siła Lorenza - FL której kierunek zależy od rodzaju nośnika prądu (dodatniego, bądź ujemnego). Wytworzy się wówczas pole elektryczne EH, zwanym polem Halla, którego siła F
równoważyć będzie działanie siły FL, w wyniku czego w ptk. A i Z wytworzy się różnica potencjałów i powstanie napniecie Halla - UH. wyrażające się wzorem:
Gdzie:
R - to współczynnik proporcjonalności (stała Halla)
B - indukcja magnetyczna pola
j - gęstość prądu
d - szerokość płytki
Opis sprzętu użytego w doświadczeniu:
Do pomiarów wartości natężenia prądu, napięcia Halla i wartości indukcji elektromagnetycznej użyte zostały:
1. Miliwoltomierz, badający napięcie poprzeczne UH, podłączony do ptk A i B naszej płytki.
2. Miliamperomierz mierzący natężenie prądu I w badanej próbce.
3. Teslometr badający wartość pola magnetycznego połączony z czujnikiem pola - Hallotronem.
4. Elektromagnes wytwarzający poprzeczne względem próbki pole magnetyczne.
5. Statyw utrzymujący próbkę.
6. Przewody łączące poszczególne części zestawu.
7. Zasilacz.
Dla ustawionej jednej stałej wartości, natężenia lub indukcji, przeprowadzone zostały pomiary, których wyniki widnieją w tabelach poniżej.
badanie napięcia UH Halla w funkcji natężenia I
UH = f(I)
B [mT] |
100 |
||||||||||||||||
I [Ma] |
-40 |
-35 |
-30 |
-25 |
-20 |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
UH [mv] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wykres:
a =
a
B [mT] |
200 |
||||||||||||||||
I [Ma] |
-40 |
-35 |
-30 |
-25 |
-20 |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
UH [mv] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wykres:
a =
a
badanie napięcia UH Halla w funkcji wartości indukcji B
UH = f(B)
I [mA] |
|
||||||||||||||||
B [mT] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UH [mv] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wykres:
a =
a
I [mA] |
|
||||||||||||||||
B [mT] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UH [mv] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wykres:
a =
a
Wyznaczenie stałej Halla :
Do wyznaczenia stałej Halla RH należy wziąć wykres zależności napięcia Halla w funkcji natężenia prądu UH = f(I). Wykres zmian napięcia względem natężenia ma charakter liniowy y = ax + b, gdzie a stanowi współczynnik kierunkowy prostej.
Wnioski:
Wyznaczenie koncentracji nośników prądu:
Wnioski:
Wyznaczanie ruchliwości:
Znając wartości współczynnika Halla RH, koncentracji nośników (n lub p) i oporność próbki Ro oraz jej długość l, określamy wielkość zwaną ruchliwością nośników prądu 
Wnioski:
Podsumowanie:
Metoda ta wyznaczania stałej Halla, ruchliwości nośników oraz ich koncentracji przy użyciu dokładnych urządzeń pomiarowy jest skuteczna.
Za pomocą tego doświadczenia można określić rodzaj badanej próbki, a na podstawie znaku przy stałej Halla rodzaj nośników prądu.
Stopień popełnienia błędu sądząc po korelacji linii prostej na wykresach jest nieznaczny.
Przyczyny powstawania błędów:
niedokładności urządzeń pomiarowych..
niedokładności ludzkiej ręki ustawiającej parametry
stopniowe nagrzewanie się próbki, co zmniejsza oporność i wpływa na wynik.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
imię i nazwisko
nr indeksu _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
imię i nazwisko
nr indeksu _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
imię i nazwisko
nr indeksu _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Kod ćwiczenia |
Tytuł ćwiczenia |
E1A |
Efekt Halla w germanie typu „ „ |
Wyszukiwarka