Ćwiczenie E1a
Efek Halla w germanie p
Parametry dla ćwiczenia: Parametry dla próbki:
Imax= 40mA Ro= 60Ω
Bmax= 250mT S= (1,0±0,1) 10-5 m
d= (1,0±0,1) 10-3 m
l= (0,020±0,001) m
1. Cel ćwiczenia:
- wyznaczenie stałej Halla
- wyznaczenie koncentracji i ruchliwości nośników prądu w germanie p
- wyciągniecie wniosków dotyczących rodzaju przewodnictwa w badanej próbce
2. Pomiary:
POMIAR I: B= constans
B[mT] |
120 |
||||||
I[mA] |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
Uh[mV] |
23,1 |
27,7 |
33,9 |
38,7 |
44,0 |
50,0 |
55,0 |
B[mT] |
180 |
||||||
I[mA] |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
Uh[mV] |
26,5 |
34,3 |
42,4 |
51,1 |
57,8 |
67,0 |
75,4 |
B[mT] |
230 |
||||||
I[mA] |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
Uh[mV] |
28,7 |
39,3 |
49,5 |
59,2 |
70,0 |
78,9 |
89,7 |
Dla B= 120 mT a1= 1,074286 V/I
Dla B= 180 mT a2= 1,625 V/I
Dla B= 230 mT a3= 2,019286 V/I
Rh=aS/Bd
Sprawdzenie jednostki:
Rh1= 0,08952383333 m3/C
Rh2= 0,09027777778 m3/C
Rh3= 0,08779504348 m3/C
POMIAR II: I= constans
I[mA] |
10 |
|||||||||
B[mT] |
90 |
105 |
120 |
135 |
150 |
165 |
180 |
195 |
210 |
225 |
Uh[mV] |
25,0 |
26,5 |
28,1 |
29,4 |
30,9 |
32,3 |
33,8 |
35,1 |
36,5 |
37,7 |
I[mA] |
20 |
|||||||||
B[mT] |
90 |
105 |
120 |
135 |
150 |
165 |
180 |
195 |
210 |
225 |
Uh[mV] |
32,9 |
35,8 |
38,9 |
41,8 |
44,6 |
47,4 |
49,9 |
52,7 |
55,4 |
57,8 |
I[mA] |
30 |
|||||||||
B[mT] |
90 |
105 |
120 |
135 |
150 |
165 |
180 |
195 |
210 |
225 |
Uh[mV] |
41,0 |
45,1 |
49,2 |
53,6 |
57,7 |
62,2 |
66,1 |
69,9 |
74,0 |
77,8 |
Dla I= 10 mA a4= 9,450505 10-2 V/T
Dla I= 20 mA a5= 1,848081 10-1 V/T
Dla I= 30 mA a6= 2,743434 10-1 V/T
Rh=aS/Id
Sprawdzenie jednostki:
Rh4= 0,09450505 m3/C
Rh5= 0,09240405 m3/C
Rh6= 0,0914478 m3/C
Rśr= (Rh1+ Rh2+ Rh3+ Rh4+ Rh5+ Rh6)/6
Rśr= (0,5459535546 m3/C)/6
Rśr= 0,0909922591 m3/C
R=(Rśr±ΔRśr)
R=(0,091 ± 0,024) m3/C
Koncentracja dziur p:
Przewodnictwo próbki:
Ruchliwość nośników prądu:
3. Wnioski:
na podstawie znaku stałej Halla możemy określić znak nośników ładunku decydujących o transporcie nośników.
W badanej próbce z germanu stała Halla jest dodatnia, a zatem nośnikami ładunku
są dziury.
Wartość stałej Halla wskazuje na dużą oporność próbki, co jest charakterystyczne dla półprzewodników
Zmiana wartości indukcji magnetycznej B spowoduje odwrotnie proporcjonalną zmianę wartości stałej Halla, co wynika ze wzoru RH = aS/Bd
Zależność napięcia Halla od napięcia przyłożonego do warstwy i indukcji magnetycznej elektromagnesu ma charakter liniowy, jak również napięcie Halla jest wprost proporcjonalne do natężenia prądu zasilającego.
przetwornik Halla jest liniowym przetwornikiem wielkości magnetycznej na elektryczną.