Nr ćwiczenia	Temat				Ocena przygotowania teoretycznego:
13	Wyznaczanie ruchliwości i koncentracji nośników prądu w półprzewodnikach metodą efektu Halla
Nr zespołu	Nazwisko i imię					Ocena zaliczenia ćwiczenia:
12	Zalewski Jarosław
Data	Wydział	Rok	Grupa			UWAGI :
06.03.2007	EAIiE	I	5

Efek Halla to zjawisko powstania różnicy potencjałów U pomiędzy przeciwległymi ściankami półprzewodnika lub metalu w kierunku prostopadłym zarówno do kierunku przepływu prądu I, jak i do kierunku wektora indukcji zewnętrznego pola magnetycznego B.

Wartość napięcia wyrażona jest wzorem: U=A·(B·I)/d, gdzie: A jest tzw. stałą Halla, charakterystyczną dla danego rodzaju materiału, B jest wartością indukcji magnetycznej, d jest grubością płytki materiału.

Stała Halla R_H = 1/(en) zależy od rodzaju materiału.

Elektromagnes to element elektryczny zbudowany z cewki nawiniętej na rdzeniu ferromagnetycznym . Pod wpływem przepływającego przez cewkę prądu elektrycznego wytwarzane jest pole magnetyczne. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta po zwiększeniu liczby zwojów lub natężenia przepływającego prądu przy stałej długości cewki.

Gęstość prądu w przewodniku definiuje się jako stosunek natężenia prądu do pola przekroju poprzecznego przewodnika:

Gęstość prądu w kierunku osi x to: j_x = nev_x , to

E_y=1/ne * j_xB_z=R_Hj_xB_z

Przewodność elektryczna właściwa σ to miara podatności materiału na przepływ prądu elektrycznego.

j_x σE  ne E

gdzie: σ jest przewodnością właściwą próbki, a μd jest ruchliwością nośników, gdzie μ jest ruchliwością.

Stałoprądowa metoda pomiaru ruchliwości:

Stosuje się stały prąd sterujący płynący przez próbkę Ix i stałe pole magnetyczne B. Do wyznaczenia ruchliwości, stałej Halla i przewodności właściwej

konieczny jest pomiar: spadku napięcia Uc między sondami napięciowymi, napięcia Halla UH

oraz natężenia prądu Ix przepływającego przez próbkę. Spadek napięcia Uc odczytuje się

bezpośrednio na mierniku napięcia. Natężenie prądu przepływającego przez próbkę nie jest

wyznaczane w sposób bezpośredni, lecz przez pomiar spadku napięcia UR na oporniku R,

który jest szeregowo połączony z próbką - wtedy Ix = UR/R.

Metodyka wykonania ćwiczenia

Ustawiamy wartość UR na module pomiarowym przy pomocy pokrętła dolnego (UR jest

spadkiem napięcia na oporniku R; wartości UR podaje prowadzący ćwiczenia).

Włączamy elektromagnes, gdy transformator zasilający elektromagnes jest w pozycji zero.

Włączamy przycisk UH na module pomiarowym i wyzerowujemy pokrętłem górnym wartość napięcia UH.

Włączamy przycisk UC na module pomiarowym i mierzymy wartość napięcia UC, które jest

spadkiem napięcia na próbce.

Przełącznikiem ze strzałką na obudowie elektromagnesu ustawiamy kierunek przepływu

prądu przez elektromagnes.

Ustawiamy za pomocą pokrętła transformatora zadane przez prowadzącego wartości prądu

płynącego przez uzwojenia elektromagnesu. Za każdym razem odczytujemy na module

pomiarowym wartości napięcia UH. i UC.

Po dokonaniu pomiarów przy zadanym kierunku przepływu prądu przez elektromagnes,

ustawiamy transformator w pozycji zero i zmieniamy przełącznikiem ze strzałką kierunek

przepływu prądu na przeciwny.

Powtarzamy pomiary.

---