I Informatyka		ćw. 6
Grupa C1 godz. 7:30		zal:
nr 15	Badanie zjawiska Halla	28.04.95

I. Celem ćwiczenia był pomiar napięcia Halla, wyznaczenie stałej Halla R oraz wyznaczenie koncentracji nośników prądu w półprzewodniku. Do przeprowadzenia ćwiczenia używaliśmy takich przyrządów jak, miliwoltomierz, miliamperomierz, amperomierz, zasilacz stabilizowany prądu stałego, autotransformator, prostownik, elektromagnes, przełącznik. Pomiarów dokonywaliśmy na próbce półprzewodnikowej.

II. Układ pomiarowy składał się z trzech obwodów:

- obwód do przepuszczania przez próbkę prądu sterującego Ix

- obwód służący do pomiaru napięcia Halla

- obwód służący do wytworzenia pola magnetycznego między biegunami elektromagnesu gdzie znajduje się badana próbka

III. Obliczenia

1.

Napięcie Halla dla danego natężenia prądu Ix jest równe średniej arytmetycznej dwóch odczytów na woltomierzu U1 i U2 przy zmianie zwrotu indukcji pola magnetycznego między biegunami elektromagnesu.

2. Obliczanie stałej Halla R:

a) dla prądu magnetycznego Im = 2A

Z wykresu indukji pola magnetycznego B w funkcji natężenia prądu magnesującego Im odczytujemy, że dla Im = 2A B = 0.48T

Korzystając ze wzoru:

wyznaczamy stałą Halla R i obliczamy jej wartości dla poszczególnych Ix i UH

UH = 136 mV Ix = 2 mA

UH = 252.5 mV Ix = 4 mA

R2 = 10.52*10-4 1/C

UH = 368 mV Ix = 6 mA

R3 = 10.22*10-4 1/C

UH = 479.5 mV Ix = 8 mA

R4 = 9.98*10-4 1/C

UH = 585.5 mV Ix = 10 mA

R5 = 9.76*10-4 1/C

UH = 689.5 mV Ix = 12 mA

R6 = 9.57*10-4 1/C

UH = 774 mV Ix = 14 mA

R7 = 9.21*10-4 1/C

UH = 868 mV Ix = 16 mA

R8 = 9.04*10-4 1/C

b) dla prądu magnetycznego Im = 3A

B = 0.68 T

UH = 189.5 mV Ix = 2 mA

UH = 352 mV Ix = 4 mA

R2 =10.35 *10-4 1/C

UH = 512 mV Ix = 6 mA

R3 = 10.03*10-4 1/C

UH = 663.5 mV Ix = 8 mA

R4 = 9.76*10-4 1/C

UH = 814 mV Ix = 10 mA

R5 = 9.57*10-4 1/C

UH = 950 mV Ix = 12 mA

R6 = 9.31*10-4 1/C

UH = 1075.5 mV Ix = 14 mA

R7 = 9.04*10-4 1/C

UH = 1192.5 mV Ix = 16 mA

R8 = 8.77*10-4 1/C

3. Obliczanie koncentracji nośników prądu n

a) dla prądu magnetycznego Im = 2A

wyznaczamy n

gdzie e = 1.6 * 10-19 C

n2 = 59.41*1020

n3 = 61.15*1020

n4 = 62.62*1020

n5 = 64.04*1020

n6 = 65.31*1020

n7 = 67.86*1020

n8 = 69.13*1020

b) dla prądu magnetycznego Im = 3A

n2 = 60.38*1020

n3 = 62.31*1020

n4 = 64.03*1020

n5 = 65.31*1020

n6 = 67.13*1020

n7 = 69.14*1020

n8 = 71.26*1020

4. Błędy pomiaru przy odczytywaniu wartości wynoszą:

miliamperomierza Ix - klasa 0,5 zakres 20mA

amperomierza Im - klasa 0,5 zakres 7,5A

miliwoltomierz UH - klasa 1 zakres 2V

5. Obliczanie błędu pomiaru stałej Halla R metodą różniczki zupełnej

wyrażenia d i B - const

a) dla prądu magnetycznego Im = 2A, d = 8*10-6 m, B = 0.48T

b) dla prądu magnetycznego Im = 3A, d = 8*10-6 m, B = 0.68T

Obliczamy błąd pomiaru koncentracji nośników prądu n metodą różniczki zupełnej

a) dla prądu magnetycznego Im = 2A, d = 8*10-6 m, B = 0.48T

b) dla prądu magnetycznego Im = 3A, d = 8*10-6 m, B = 0.68T

---