Efekt Halla w germanie

E1a

1. Cel i opis ćwiczenia

Efekt Halla polega na powstawaniu poprzecznego pola elektrostatycznego do kierunku natężenia prądu (I) przepływającego przez np. półprzewodnik, który został umieszczony w polu magnetycznym o indukcji B prostopadłej do kierunku płynącego prądu (I).

W wyniku powstawania poprzecznego pola elektrycznego następuje spadek potencjału poprzeczny do kierunku przewodzenia, co w konsekwencji doprowadza do utworzenia tzw. napięcia Halla.

Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla w germanie, wyznaczenie stałej Halla, ruchliwości i koncentracji nośników prądu w badanej próbce.

Do doświadczenia wykorzystano układ pomiarowy składający się z:

• miliwoltomierz

• miliamperomierz

• elektromagnes

• sondę do pomiaru indukcji (Hallotron)

• miernik indukcji pola magnetycznego (Teslametr)

Rys.1. Schemat ideowy metody pomiarowej

1. Tabele z wartościami pomiarów

a) Stała indukcja B pola magnetycznego b) Stała wartość natężenia I

1. Wykresy

a) Stała indukcja B pola magnetycznego

Wyk.1. Dla 100mT

Wyk.2. Dla 200mT

b) Stała wartość natężenia I

Wyk.3. Dla 15mA

Wyk.4. Dla 30mA

1. Obliczenia

• Dane:

Dla 100mT

a= 1.023569 mV/mA

Δa= 0.004689 mV/mA

korelacja = 0.9997

Dla 200mT

a= 1,94088 mV/mA

Δa= 0,009226 mV/mA

korelacja = 0,99967

Dla 15mA

a= 1,492737 *10 ^-1 mV/mT

Δa= 0,00835 mV/mT

Korelacja = 0,99972

Dla 30mA

a= 2,972078 *10 ^-1 mV/mT

Δa= 0,035102 mV/mT

Korelacja = 0,998

Parametry próbki:

R_o= 63Ω

S = (1,0 ± 0,1)*10^-5 m²

d = (1,0 ± 0,1)*10^-2 m

l = (2,0 ± 0,1)*10^-2 m

∆B = 0,5 mT

Dla 100 mT:

Dla 200mT:

Dla 15mA:

Dla 30mA:

Błąd stałej:

• dla 100mT

• dla 200mT

• dla 15mA

• dla 30mA

Średnia R_h i ΔR_h:

1. Wynik końcowy:

2. Wnioski:

Napięcie Halla jest wprost proporcjonalne zarówno do natężenia prądu przepływającego przez badaną próbkę jak i do wektora indukcji B pola magnetycznego, w którym próbka została umieszczona.

Nieujemny znak przed stałą Halla wskazuje, że nośnikami prądu nie są elektrony, zatem badana próbka nie jest metalem.