72 zjawisko Halla, 1. WPROWADZENIE


Rok akademicki 1995/96

Laboratorium z fizyki

Nr ćwiczenia: 71

Zjawisko Halla

Wydział: Elektronika

Kierunek: L. i te lek.

Grupa:

Barszczowski Dariusz

Data wykonania

Ocena

Data zaliczenia

Podpis

T

S

1. Wprowadzenie

Celem ćwiczenia jest pomiar stałej Halla dla półprzewodników oraz wyznaczenie koncentracji i ruchliwości nośników.

Zjawisko Halla związane jest z transportem ładunku elektrycznego w metalach i półprzewodnikach. W przewodniku lub półprzewodniku, przez który płynie prąd I, umieszczonym w polu magnetycznym o indukcyjności B tak, że strumień magnetyczny jest prostopadły do kierunku prądu, powstaje różnica potencjałów UH (tzw. napięcie Halla), którą w ćwiczeniu mierzymy dla różnych prądów płynących w próbce (od 1,2 mA do 17 mA). Sama stała Halla RH zależy m.in. od struktury materiału przewodzącego, koncentracji nośników, zanieczyszczeń, domieszek i temperatury. Przy jej obliczaniu korzystamy ze wzoru:

, gdzie

b - grubość płytki,- indukcja,

a - współczynnik kierunkowy prostej wyznaczony z wykresu UH = f(I).

2. Schemat Pomiarowy

3. Ocena Dokładności Poszczególnych Pomiarów

- miliamperomierz ΔI = 0,1 mA

- miliwoltomierz ΔU = 0,05 mV

- próbka badana - monokryształ Ge:

a) długość próbki l = (5 ± 0,1) mm

b) grubość próbki b = (2 ± 0,1) mm

c) szerokość próbki a = (3 ± 0,1) mm

d) oporność właściwa r = 7,8 * 10-3 Wm

- magnes o indukcyjności B = (170 ± 7,5) mT

4. Tabela Pomiarowa

Lp.

I [mA]

-UH [mV]

+UH [mV]

UHśr [mV]

UHśrI [mW]

I2 [mA]2

UHśrDI [mW]

IDUHśr [mW]

UH [mV] (teoret)

IDI [mA]2

1

1,2

0,16

0,09

0,125

0,15

0,0014

0,012

0,54

0,13

0,12

2

2,5

0,3

0,23

0,265

0,66

0,0062

0,026

1,13

0,26

0,25

3

3,7

0,45

0,34

0,395

1,46

0,014

0,039

1,67

0,38

0,37

4

4,8

0,57

0,44

0,505

2,42

0,023

0,051

2,17

0,51

0,48

5

6

0,71

0,56

0,635

3,81

0,036

0,063

2,71

0,63

0,61

6

7,3

0,85

0,68

0,765

5,58

0,053

0,076

3,31

0,76

0,73

7

8,5

0,99

0,81

0,9

7,65

0,072

0,09

3,84

0,89

0,85

8

9,7

1,13

0,94

1,1

10,1

0,094

0,11

4,39

1,1

0,97

9

11,2

1,3

1,08

1,2

13,33

0,125

0,12

5,11

1,2

1,12

10

12,4

1,44

1,14

1,3

16,12

0,154

0,13

5,61

1,3

1,24

11

13,3

1,54

1,26

1,4

18,62

0,177

0,14

6,11

1,4

1,33

12

14,5

1,64

1,36

1,5

21,75

0,211

0,15

6,55

1,5

1,45

13

16

1,85

1,51

1,7

26,88

0,256

0,17

7,23

1,7

1,61

14

17,1

1,99

1,64

1,8

31,04

0,292

0,19

7,73

1,8

1,71

Δ

0,1

0,05

0,05

13,51

159,51

1,495

1,351

57,96

13,47

12,82

Wykres zależności UH = f(I)

5. Przykładowe Obliczenia

- współczynnik kierunkowy prostej

- stała Halla RH

- koncentracja nośników

- ruchliwość nośników ładunku

6. Rachunek Błędów

- błąd względny współczynnika kierunkowego prostej

- błąd bezwzględny współczynnika kierunkowego prostej

- błąd stałej Halla obliczany metodą różniczki logarytmicznej

- błąd bezwzględny koncentracji nośników

- błąd bezwzględny ruchliwości nośników obliczany metodą różniczki logarytmicznej

7. Zestawienie Wyników

1. Stała Halla RH

2. koncentracja nośników

3. ruchliwość nośników w czystym germanie 8. Wnioski i Spostrzeżenia

W wyniku niedokładnej regulacji natężenia prądu spowodowanej przez zbyt dużą czułości potencjometra mogły wystąpić błędy w pomiarach wykonywanego ćwiczenia .Błąd mógł również wystąpić w skutek niedokładnego umieszczenia sądy w przestrzeni między biegunami magnesu stałego.



Wyszukiwarka