Nr ćwiczenia	Temat ćwiczenia			Ocena z teorii
13	Wyznaczanie ruchliwości i koncentracji nośników prądu w półprzewodnikach metodą efektu Halla
Nr zespołu	Nazwisko i imię			Ocena zaliczenia ćwiczenia
8	Frenkel Szymon
Data	Wydział	Rok	Grupa	Uwagi
5 kwietnia 2006 r.	EAIiE	I	1

Cel ćwiczenia

Zapoznanie się ze zjawiskiem Halla, stałoprądowa metoda badania efektu Halla, wyznaczenie ruchliwości nośników prądu i ich koncentracji w półprzewodnikach.

Teoria

Zjawisko Halla - Jest to jedno ze zjawisk galwanomagnetycznych.; jeśli płytkę metalową lub półprzewodnikową, przez którą płynie prąd elektryczny, umieści się w polu magnetycznym o kierunku prostopadłym do kierunku prądu, to powstaje pole elektryczne o kierunku prostopadłym zarówno do kierunku prądu, jak i pola magnetycznego, oraz związana z nim różnica potencjałów U_H (zw. napięciem Halla) między przeciwległymi powierzchniami płytki: U_H = R _HIB/d, gdzie I — natężenie prądu elektr., B — indukcja magnet., d — grubość płytki, R_H — stała Halla (zależy od materiału płytki, jego czystości, temperatury i jest ujemna dla materiałów o przewodnictwie elektronowym, a dodatnia dla materiałów o przewodnictwie dziurowym); zjawisko Halla jest wynikiem działania siły Lorentza na nośniki prądu (elektrony, dziury) w materiale płytki.

Stała Halla - Wielkość charakterystyczna dla badanej próbki - określa nam koncentrację oraz znak (dodatni dla dziur lub ujemny dla elektronów) nośników ładunku. Wyraża się wzorem

, gdzie n -koncentracja nośników, e - wartość ładunku nośnikia (ze znakiem).

Elektromagnes - element elektryczny zbudowany z cewki nawiniętej na rdzeniu ferromagnetycznym (wykonanym zazwyczaj z miękkiego żelaza). Pod wpływem przepływającego prądu elektrycznego wytwarzane jest pole magnetyczne. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta po zwiększeniu liczby zwojów lub natężenia przepływającego prądu przy stałej długości cewki. Im więcej cewka ma zwojów oraz im większy przepływa przez nią prąd, tym silniejsze jest pole magnetyczne elektromagnesu.

Metoda stałoprądowa pomiaru ruchliwości nośników - metoda ta pozwala nam mierzyć właściwości półprzewodników. Charakteryzuje się tym, że pomiarów napięcia Halla dokonuje się przy stałej wartości indukcji pola magnetycznego oraz stałym natężeniu pola elektrycznego na końcach płytki. Dzięki temu wartość napięcia Halla jest również stała (dla określonych wartości w/w pól w stanie ustalonym).

Zależność pomiędzy gęstością prądu, przewodnością właściwą i ruchliwością ładunków określa się wzorem
, gdzie j - gęstość prądu, σ - konduktancja, n -koncentracja nośników, e - wartość ładunku nośnika (ze znakiem), E - pole elektryczne powodujące przepływ ładunku.Gęstość prądu elektrycznego - dI/ds.

Koncentracja elektronów - liczba elektronów zdolnych do przenoszenia prądu elektrycznego rzypadająca na jednostkę objętości danej próbki

1

---