Rafał Huzarski Wrocław, 09.04.2010

Maciej Wierzbicki

Maks Kukliński

Laboratorium Podstaw Fizyki

ĆWICZENIE 57C

BADANIE EFEKTU HALLA

1. Cel ćwiczenia:

• Wyznaczenie charakterystyk hallotronu

• Wyznaczenie czułości hallotronu

• Wyznaczenie koncentracji elektronów swobodnych

• Wyznaczenie czułości kątowej układu

2. Wstęp teoretyczny

Zjawisko Halla wskazuje na wpływ pola magnetycznego na ruch nośników swobodnych, a tym samym na parametry materiału półprzewodnikowego. Jeżeli na nośnik-oprócz pola elektrycznego, powstałego w wyniku przyłożonego napięcia z zewnątrz- działa pole magnetyczne, to tor tego nośnika zostaje odchylony pod wpływem tzw. Siły Lorentza:

F_L = -e (v
B)

Elektrony (nośniki) gromadzą się przy jednej krawędzi półprzewodnika, co prowadzi do powstania dodatkowego poprzecznego pola elektrycznego E skierowanego, o kierunku i zwrocie zgodnym z siłą F_L (w kierunku wartości ujemnych). Opisany proces nazywamy zjawiskiem Halla (rys.).

Wytworzoną różnicę potencjałów nazywamy napięciem Halla U_H, określonym równaniem:

U_H = γ I_S B (1)

gdzie: współczynnik proporcjonalności (czułość hallotronu)

Napięcia to zależy więc od indukcji B pola magnetycznego oraz natężenia prądu I_S płynącego przez próbkę. Urządzeniem wykorzystującym efekt Halla nazywa się hallotronem i służy do wyznaczania indukcji magnetycznej B.

Napięcie Halla jest zakłócanie napięciem asymetrii pierwotnej U_A związane z poprawnością wykonania elektrod hallowskich.

3. Układ pomiarowy

Schemat układu pomiarowego

Do dyspozycji mieliśmy następujące przyrządy:

• Hallotron umieszczony w polu magnetycznym

• Zasilacz hallotronu

• Miliamperomierz

• Woltomierz o ΔU=100mV

4. Obliczenia i wyniki

Tabele pomiarowe ΔI=0.5 mA ΔU=100mV

10		181,00
20		175,00
30		165,00
40		149,00
50		127,00
60		103,00
70		71,61
80		38,96
90		00,00
100		32,15
110		67,22
120		97,03
130		123,00
140		147,00
150		165,00
160		178,00
170		186,00
180		190,00
190		189,00
200		183,00
210		173,00
220		158,00
230		138,00
240		114,00
250		82,00
260		51,39
270		16,15
280		19,20
290		52,37
300		85,61
310		113,57
320		137,00
330		156,00
340		170,00
350		179,00
360		182,00
α [°]		UH [mV]

α ₀= 90°, bo wtedy U_H=0

B_n=B₀ sin (α- α ₀)

mV	UH
1	0,49
2	0,93
3	1,42
4	1,82
5	2,26
6	2,73
7	3,2
8	3,68
9	4,11
10	4,62
11	5,09
12	5,54
13	6,04
14	6,56
15	7,08

5. Wnioski

---