DOSW72M, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki, Fizyka, Fizyka (semestr 2), Laborki, LABORATORIUM FIZYKI, laborki fizyka


1998/99

LABORATORIUM Z FIZYKI

Ćwiczenie nr 72

Zjawisko Halla

ELEKTRONIKA
gr. E 01

Sylwia Abrusewicz

Data wykonania:

Data

Ocena

Podpis

25.04.1999

T

S

Zasada pomiaru:

Zjawisko Halla polega na powstawaniu pola elektrycznego E w płytce półprzewodnika, przez którą płynie prąd, umieszczonej w polu magnetycznym B:

0x01 graphic

0x01 graphic

Na powierzchniach bocznych płytki powstaje nadmiarowy ładunek - na jednej dodatni, na drugiej ujemny, w wyniku czego powstaje dodatkowe pole elektryczne o natężeniu:

0x01 graphic

działające na elektrony siłą 0x01 graphic
skierowaną przeciwnie do siły Lorentza.

Po ustaleniu się równowagi, FE = FL:

0x01 graphic

v -średnia prędkość elektronów

j - gęstość prądu w płytce

n - koncentracja elektronów

Stałą Halla RH (mającą znak ujemny w przypadku przewodnictwa n, lub ujemny dla przewodnictwa p), można wyznaczyć doświadczalnie ze wzoru:

0x01 graphic
0x01 graphic

b - grubość płytki

Przy znanej stałej Halla można obliczyć koncentrację elektronów swobodnych w metalu lub elektronów przewodnictwa w półprzewodniku zdegenerowanym oraz ich ruchliwość - ruchliwość holowską:

0x01 graphic

- opór właściwy materiału

Układ pomiarowy:

0x01 graphic

Ocena dokładności pojedynczych pomiarów:

woltomierz cyfrowy:

- dokładność 0,001V

- błąd maksymalny: ΔU = ±0,1 % + 1 znak

miliamperomierz:

- zakres: 7,5 mA ,15 mA

klasa: 0,5

- błąd maksymalny wyznaczany ze wzoru:

0x01 graphic
0x01 graphic
= 0,0375 [mA] dla zakresu 7,5

0x01 graphic
0x01 graphic
= 0,075 [mA] dla zakresu 15

Ze względu na nieliniowe zachowanie potencjometru regulującego prąd, szczególnie
przy wyższych wartościach trudne było dokładne ustawienie zadanych parametrów, dlatego też błąd pomiaru natężenia wynika również z przyczyn mechanicznych

Tabele wyników:

Lp.

I

-UH

UH

UHśr

UHśr*I

[mA]

[mV]

[mV]

[mV]

[mV][mA]

1.

2,00 ± 0,04

0,160 ± 0,001

0,170 ± 0,001

0,165 ± 0,002

0,330

2.

3,00 ± 0,04

0,240 ± 0,001

0,210 ± 0,001

0,225 ± 0,002

0,675

3.

4,00 ± 0,04

0,310 ± 0,001

0,290 ± 0,001

0,300 ± 0,002

1,200

4.

5,00 ± 0,04

0,390 ± 0,001

0,360 ± 0,001

0,375 ± 0,002

1,872

5.

6,00 ± 0,04

0,480 ± 0,001

0,440 ± 0,001

0,460 ± 0,002

2,760

6.

7,00 ± 0,04

0,540 ± 0,001

0,550 ± 0,001

0,545 ± 0,002

3,815

7.

8,00 ± 0,08

0,600 ± 0,001

0,600 ± 0,001

0,600 ± 0,002

4,800

8.

9,00 ± 0,08

0,740 ± 0,001

0,660 ± 0,001

0,700 ± 0,002

6,300

9.

10,00 ± 0,08

0,870 ± 0,001

0,740 ± 0,001

0,805 ± 0,002

8,050

10.

11,00 ± 0,08

0,900 ± 0,001

0,800 ± 0,001

0,850 ± 0,002

9,350

11.

12,00 ± 0,08

0,930 ± 0,001

0,910 ± 0,001

0,920 ± 0,002

11,040

12.

13,00 ± 0,08

1,040 ± 0,001

1,040 ± 0,001

1,040 ± 0,002

13,520

13.

14,00 ± 0,08

1,160 ± 0,001

1,110 ± 0,001

1,135 ± 0,002

15,890

14.

15,00 ± 0,08

1,130 ± 0,001

1,280 ± 0,001

1,205 ± 0,002

18,075

Δ

0,06

0,001

0,001

-

-

ε

-

-

-

9,330

97,680

Lp.

I2

UHśr*ΔI

I*ΔUHśr

I*ΔI

UH (teor.)

[mA2]

[mV][mA]

[mV][mA]

[mA2]

[mV]

1.

4

0,03

0,01

0,30

0,16

2.

9

0,04

0,01

0,45

0,24

3.

16

0,05

0,02

0,60

0,32

4.

25

0,06

0,02

0,75

0,40

5.

36

0,07

0,04

0,90

0,48

6.

49

0,09

0,05

1,05

0,56

7.

64

0,10

0,05

1,20

0,64

8.

81

0,11

0,08

1,35

0,72

9.

100

0,13

0,09

1,50

0,80

10.

121

0,13

0,10

1,65

0,88

11.

144

0,14

0,12

1,80

0,96

12.

169

0,16

0,16

1,95

1,04

13.

196

0,18

0,17

2,10

1,12

14.

225

0,19

0,20

2,25

1,20

ε

1239

1,48

1,12

17,85

-

Przykładowe obliczenia:

  1. współczynnik kierunkowy prostej:

0x01 graphic

= 97,68 / 1239 = 0,08

= 4,57

  1. stała Halla:

0x01 graphic

RH= 0,08*2*10-6/(160*10-3)= 0,001*10-3 m3/C

  1. koncentracja elektronów:

0x01 graphic

n = 1/(0,001*10-3*1,602*10-19) = 6,243*1024/m3 = 6,243*1018/cm3

  1. ruchliwość nośników:

0x01 graphic

H= 0,001*10-3/(7,8*10-3) = 0,000129

Rachunek błędów:

Błędy wynikające z zastosowanych przyrządów pomiarowych zostały podane w punkcie o dokładności pojedyńczych pomiarów

U = ± 0,1 % V

I = 0x01 graphic

Wzór na błąd pomiaru stałej :

0x01 graphic

można uprościć do postaci:

0x01 graphic

gdyż wszystkie pomiary zostały wykonane przy tych samych zakresach przyrządów:

0x01 graphic

= 0,0012 0,002

Stąd błąd pomiaru stałej Halla obliczony metodą różniczki logarytmicznej wynosi:

0x01 graphic

0x01 graphic

RH= 1,21875*10-71,3*10-7

Zważywszy na warunki pomiarów, a zwłaszcza rozregulowany potencjometr do ustawiania prądu, błąd rzędu 11% wydaje się być jeszcze zadawalający.

Zestawienie wyników:

RH = (1,00 0,13) * 10-6 m3/C

2 Olszewski. Opracowanie doświadczenia 1997/98.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Fizyka 2, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki,
siuda25, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki, F
Wyklad16, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki,
41a, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki, Fizyk
spis sciaga, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika labork
Strona, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki, Fi
KAMILP~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki,
fiza egz2 v2, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika labor
Wyklad19, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki,
WYTLAC~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki,
Sprawozdanie fiz, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika l
PLASTC~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, muniol, I rok, Fiza-Elektronika laborki,

więcej podobnych podstron