WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Nazwisko i imię studenta						Symbol grupy ED. 3.5
Data wyk. Ćwiczenia 1998-X-13		Symbol ćwiczenia : 11.2		Wyznaczanie stałej Halla z zależności napięcia Halla od indukcji magnetycznej .
	ZALICZENIE			Ocena	Data	Podpis

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wyznaczanie stałej Halla z zależności napięcia Halla od indukcji magnetycznej .

Wprowadzenie do ćwiczenia

Wszystkie ciała stałe dzielimy na trzy podstawowe grupy :

• izolatory .

• półprzewodniki .

• przewodniki .

Izolatory są to materiały posiadające najszerszy obszar zabroniony co w warunkach normalnych uniemożliwia przepływ prądu elektrycznego . W dielektrykach w paśmie przewodnictwa nie występują wolne nośniki prądu co powoduje brak przepływu prądu elektrycznego , dopiero w bardzo wysokich temperaturach , lub silnych polach magnetycznych może następować proces powstawania nośników prądu elektrycznego co spowoduje przepływ prądu elektrycznego . W warunkach normalnych prąd ten jest znikomo mały .

Przewodniki są to takie materiały które mają pasmo walencyjne całkowicie obsadzone i pokrywające się z pasmem przewodnictwa , i jest to stan normalny przewodnika . Siła potrzebna do wzbudzenia takiego elektronu jest bardzo mała i wystarczy na przykład promieniowanie cieplne . Jednak koncentracja elektronów zależy w małym stopniu od temperatury , bo normalna koncentracja elektronów jest dużo większa od liczby elektronów termicznych . Aby w przewodniku płyną prąd wystarczy przyłożyć do niego różnicę potencjałów co wywoła przepływ prądu elektrycznego tzn. elektronów .

Półprzewodniki są pod względem budowy podobne do izolatorów z tą różnicą , że obszar zabroniony jest dużo mniejszy . Przerwa energetyczna w przewodniku jest takiej wielkości , że możliwe jest przeniesienie sporej ilości elektronów do pasma przewodnictwa w sposób termiczny , lub optyczny . Półprzewodniki charakteryzują się posiadaniem dwóch rodzajów nośników energii : -dodatnich i ujemnych , ale w praktyce okazuje się , poruszają się tylko nośniki ujemne . Jeśli będziemy badali przewodność półprzewodnika to nie otrzymamy informacji o rodzaju nośników lecz o ich ruchliwości i koncentracji . Takie informacje możemy uzyskać opierając się na zjawisku Halla . Włączając półprzewodnik w obwód prądu stałego i umieszczając ją w prostopadłym polu magnetycznym do płytki i prądu nastąpi przepływ ładunków ujemnych na jedną stronę i ich niedobór po stronie przeciwnej . Znając natężenie pola , prąd płynący przez półprzewodnik , napięcie Halla oraz grubość płytki wykorzystanej do badań możemy określić znak ładunku prądu który będzie zgodny ze znakiem R_H , gdzie R_H -jest to stała Halla .

Rys.1 Schemat powstawania zjawiska Halla

Schemat układu pomiarowego do badania własności hallotronu

Rys. 1 Układ pomiarowy do wyznaczania stałej Halla z zależności napięcia Halla od indukcji magnetycznej.

Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu:

ZE - zasilacz prądowy elektromagnesu . A - amperomierz .

T - teslomierz . Hw - hallotron wzorcowy .

EL - elektromagnes . HM - hallotron mierzony .

V - multimetr cyfrowy . RD - opornik dekadowy .

MD - model do pomiaru własności hallotronu .

ZH - zasilacz prądowy hallotronu .

Lp.	Bz	UH J+^B^+	RH
	[mT]	[V]
1	20	0,003	0,0007500
2	120	0,043	0,0017917
3	220	0,097	0,0022045
4	320	0,152	0,0023750
5	440	0,205	0,0023295
6	540	0,256	0,0023704
7	640	0,304	0,0023750
8	740	0,351	0,0023716
9	840	0,396	0,0023571
10	940	0,439	0,0023351
11	1020	0,476	0,0023333

Lp.	Bz	UH J+^B^-	RH
	[mT]	[V]
1	20	0,004	0,001000
2	120	0,060	0,002500
3	220	0,115	0,0026136
4	320	0,170	0,0026563
5	440	0,225	0,0025568
6	540	0,278	0,0025741
7	640	0,328	0,0025625
8	740	0,378	0,0025541
9	840	0,424	0,0025238
10	940	0,468	0,0024894
11	1020	0,508	0,0024902

Lp.	Bz	UH J-^B^-	RH
	[mT]	[V]
1	20	0,023	0,00575
2	120	0,069	0,002875
3	220	0,123	0,0027955
4	320	0,183	0,0028594
5	440	0,231	0,002625
6	540	0,283	0,0026204
7	640	0,331	0,0025859
8	740	0,378	0,0025541
9	840	0,424	0,0025238
10	940	0,469	0,0024947
11	1020	0,506	0,0024804

Lp.	Bz	UH J-^B^+	RH
	[mT]	[V]
1	20	0,023	0,0057500
2	120	0,043	0,0017917
3	220	0,071	0,0016136
4	320	0,101	0,0015781
5	440	0,128	0,0014545
6	540	0,155	0,0014352
7	640	0,182	0,0014219
8	740	0,203	0,0013716
9	840	0,233	0,0013869
10	940	0,253	0,0013457
11	1020	0,280	0,0013725

Stałą Halla obliczam z zależności

Jest to przykładowe wyliczenie stałej Halla dla pomiaru dziesiątego .

Znaczenie poszczególnych symboli użytych w

powyższym wzorze :

• R_H- stała Halla .

• U_H- napięcie Halla .

• B_z- indukcja pola magnetycznego .

• I_y- prąd sterujący .

• c- grubość płytki Hallotronu .

Wartość stałych użyta w wykonanym ćwiczeniu :

• „c”=10^-4 [m.] I_y=2•10^-2 [A]

Wartość średnią algebraiczną wyznaczam w sposób następujący

---