|
5 |
|
ZJAWISKO HALLA |
OPIS WICZENIA
Celem wiczenia byo wyznaczenie koncentracji noników prdu oraz staej Halla. Zjawisko Halla jest to jedno z najwaniejszych zjawisk wystpujcych w metalach i póprzewodnikach. Pojawienie si napicia Halla wynika z faktu, e pole magnetyczne powoduje ruch noników prdu po torach zakrzywionych. Jeli póprzewodnik, majcy krztat prostopadociennej pytki, jest jednorodny to midzy symetrycznie naprzeciw siebie pooonymi elektrodami nie powstaje adna rónica potencjaów. Z chwil umieszczenia próbki, przez któr pynie prd, w polu magnetycznym, prostopadym do kierunku prdu midzy elektrodami pojawi si pewne napicie, zwane napiciem Halla. Napicie Halla jest proporcjonalne do natenia prdu pyncego przez próbk i wartoci indukcji pola magnetycznego oraz odwrotnie proporcjonalne do gruboci próbki.
TABELE POMIARÓW
a) Napicie Halla dla wartoci b) Napicie Halla dla wartoci
prdu magnesujcego Im = 2 A prdu magnesujcego Im = 3 A
Natenie prdu sterujcego Ix [mA] |
Napicie Halla UH [mV]
|
|
Natenie prdu sterujcego Ix [mA] |
Napicie Halla UH [mV]
|
2 |
146 |
|
2 |
192 |
4 |
270 |
|
4 |
364 |
6 |
384 |
|
6 |
536 |
8 |
498 |
|
8 |
691 |
10 |
613 |
|
10 |
847 |
12 |
704 |
|
12 |
982 |
14 |
793 |
|
14 |
1122 |
16 |
886 |
|
16 |
1232 |
OBLICZENIA
Do obliczenia staej Halla stosuj wzór :
gdzie : UH - napicie Halla
Ix - natenie prdu sterujcego
d - gróbo próbki póprzewodnikowej
B - warto indukcji pola magnetycznego przy danej wartoci natenia prdu magnesujcego.
Natenie prdu magnesujcego 2 A
1. Ix = 4 mA 2. Ix = 12 mA
UH = 270 mV UH = 704 mV
B = 0,5 T B = 0,5 T
d =
m d =
m
R =
R =
Natenie prdu magnesujcego 3 A
3. Ix = 4 mA 4. Ix = 12 mA
UH = 364 mV UH = 982 mV
B = 0,7 T B = 0,7 T
d =
m d =
m
R =
R =
Do obliczenia koncentracji noników prdu stosuj wzór :
gdzie : R - staa Halla
e - adunek elementarny elektronu
Natenie prdu magnesujcego 2 A
1. R =
2. R =
e =
e =
n =
n =
Natenie prdu magnesujcego 3 A
3. R =
4. R =
e =
e =
n =
n =
DYSKUSJA BDÓW
Bd pomiaru napicia Halla :
Bd pomiaru natenia prdu sterujcego :
Bd pomiaru staej Halla :
Bd pomiaru koncentracji noników prdu :
WYNIKI KOCOWE
Staa Halla : R =
Koncentracja noników prdu :
WNIOSKI KOCOWE
W wiczeniu wyznaczono koncentracj noników prdu oraz sta Halla. Otrzymane wartoci okrelono obliczajc redni arytmetyczn dla czterech rónych pomiarów. Pozwolio to na otrzymanie dokadniejszych wyników. Znajc koncentracj noników prdu, a wic sta Halla, oraz mierzc natenie prdu pyncego przez próbk o znanej gruboci i napicie Halla mona wyznaczy indukcj pola magnetycznego
. Urzdzenia póprzewodnikowe suce do pomiaru natenia indukcji pola magnetycznego oparte na zjawisku Halla nazywamy halotronami.