Numer ćwiczenia: 13	Temat ćwiczenia: Wyznaczanie ruchliwości i koncentracji nośników prądu w półprzewodnikach metoda Halla	Ocena z teorii:
Nr zespołu: 9	Imię nazwisko: Tomasz Nowicki	Ocena z zaliczenia ćwiczenia:
Data: 28.03.2007	Wydział: Rok: Grupa: EAIE 1b 5	Uwagi:

Zjawisko Halla

Gdy przewodnik, w którym płynie prąd elektryczny, zostaje umieszczony w polu magnetycznym prostopadłym do kierunku przepływu prądu, to powstaje w nim pole elektryczne prostopadłe do kierunku przepływu prądu i kierunku pola magnetycznego.

Przyczyną zjawiska jest, działająca na poruszające się nośniki ładunku, siła Lorentza o wartości
. Ładunki są przemieszczane na jedną stronę przewodnika. Nadmiar ładunku przy jednej z krawędzi przewodnika wytwarza pole elektryczne. Przemieszczanie ładunków następuje do czasu zrównoważenia siły Lorentza siłą elektryczną o wartości
. Stan równowagi szybko się ustala.

Efekt Halla jest źródłem informacji o właściwościach elektrycznych badanego materiału takich jak koncentracja nośników ładunku, czyli ich ilość na jednostkę objętości i charakteryzująca je ruchliwość, a także znaku nośników ładunku w danym materiale.

Stała Halla

Określa koncentrację nośników ładunku w próbce półprzewodnika i ich znak. Jest charakterystyczna dla danej próbki.

Wyraża się wzorem:

gdzie:

- koncentracja nośników ładunku (jednostka: m^-3)

- ładunek nośnika

- dla elektronów (półprzewodniki typu n)

- dla dziur (półprzewodniki typu p)

Elektromagnes - urządzenie służące do wytwarzania pola magnetycznego. Zwykle ma postać cewki osadzonej (nawiniętej) na rdzeniu wykonanym z materiału silnie magnetycznie czynnego, np. ferromagnetyka (zazwyczaj miękkie żelazo).

Przepływ prądu elektrycznego przez cewkę wytwarza pole magnetyczne, które magnesuje rdzeń, ulegając tym samym znacznemu wzmocnieniu. Gdy prąd przestaje płynąć, pole cewki znika, rdzeń rozmagnesowuje się i elektromagnes przestaje być źródłem pola magnetycznego.

Pole magnetyczne jest silniejsze dla elektromagnesu, który ma większą liczbę zwojów lub, w którym płynie prąd o większym natężeniu.

Zależności między gęstością prądu, przewodnością właściwą i ruchliwością nośników

gdzie:

- gęstość prądu elektrycznego I - natężenie, S - przekrój przewodnika przez, który przepływa prąd

- przewodność właściwa próbki (konduktancja)

- ruchliwość nośników ładunku

- pole elektryczne, które powoduje przepływ prądu

Metoda stałoprądowa pomiaru ruchliwości nośników.

W stałoprądowej metodzie pomiaru wykorzystywane jest stałe napięcie Halla U_H, które uzyskuje się przez zastosowanie stałego pola elektrycznego i magnetycznego.

Żeby wyznaczyć ruchliwość nośników ładunku i przewodność właściwą trzeba zmierzyć: spadek napięcia między sądami napięciowymi U_C, napięcie Halla U_H i natężenie prądu płynącego przez próbkę I_x. Natężenie oblicza się z prawa Ohma, po zmierzeniu napięcia U_R na oporniku R szeregowo połączonym z badaną próbką. Do wyznaczenia ruchliwości niezbędne są także wymiary próbki.

Ruchliwość można policzyć ze wzoru

b - wysokość próbki i odległość elektrod do mierzenia U_H

l - odległość elektrod do mierzenia U_C

---