|
|
|
|
|
|
Sprawozdanie pobrano z http://www.studentsite.pl
Chcesz pobrać więcej sprawozdań? Wejdź na http://www.studentsite.pl/materialy_studenckie
Wstęp teoretyczny:
Zjawisko polegające na powstawaniu siły elektromotorycznej w wyniku odchylania torów ładunków nośników ładunku elektrycznego elektrycznego polu magnetycznym nazywa się zjawiskiem HALLA - efekt ten, nazwany od nazwiska odkrywcy E.H.Halla, który zaobserwował go w 1879r. w cienkiej folii metalowej, stał się jednym z najlepszych narzędzi do badania właściwości elektronowych półprzewodników. Jeśli płytkę wykonaną z metalu lub półprzewodnika włączymy w obwód prądu stałego i umieścimy ją w polu magnetycznym, którego wektor natężenia pola jest prostopadły do płytki i kierunku przepływającego prądu, to między krawędziami płytki powstanie różnica potencjału nazywana napięcia Halla.
Przyczynę powstawania zjawiska Halla można wyjaśnić analizując tor ruchu ładunku w płytce półprzewodnika typu n. Nośnikiem prądu w takim przypadku są elektrony swobodne, które pod wpływem pola elektrycznego poruszają się zgodnie z kierunkiem wektora prędkości v, a przeciwnie do kierunku przepływu prądu I. W obecności pola magnetycznego na elektron działa siła Lorentza Fm (reguła lewej ręki), którą można opisać wzorem:
Siła Fm powoduje odchylenie toru elektronu od pierwotnego kierunku ruchu. W ten sposób elektrony przepływające przez badaną próbkę półprzewodnika zaczynają się gromadzić na jednej ze ścianek. Proces ten trwa tak długo, aż powstanie na tle duża różnica potencjałów między ściankami(zaciski A-C), że poprzeczne pole elektryczne EH oddziałując z siłą Fe na przemieszczający się elektron, zrównoważy siłę Lorentza Fm. Stan równowagi można zapisać posługując się następującym równaniem:
Wyznaczając wartość pola elektrycznego EH otrzymujemy wzór:
Odchylenie nośników prądu od pierwotnego kierunku ruchu określa kąt Θ, który jest uzależniony od wektorów natężania pola elektrycznego elektrycznego E i EH.
Kąt Θ, nazywamy kątem Halla, możemy wyznaczyć ze wzoru:
Pomiar napięcia Halla:
Układy pomiarowe:
Tabele pomiarowe:
Dla prądu magnesującego IM1= 0,8 A
Natężenie prądu magnesującego |
Natężenie prądu sterującego |
Napięcie miliwoltomierza |
Napięcie Halla |
|
|||||
Im |
IX1 |
IX1 |
UH1 |
UH2 |
UH |
UH |
R |
n |
|
A |
mA |
mA |
mV |
Mv |
mV |
mV |
m3/C |
1/m3 |
|
0,8 |
0,50 |
0,005 |
17 |
11 |
14 |
3 |
0,00112 |
8,42*1021 |
|
0,8 |
1,00 |
0,01 |
28 |
25 |
26,5 |
1,5 |
0,00106 |
8,89*1021 |
|
0,8 |
1,50 |
0,015 |
41 |
38 |
39,5 |
1,5 |
0,00105 |
8,98*1021 |
|
0,8 |
2,00 |
0,02 |
53 |
52 |
52,5 |
0,5 |
0,00105 |
8,98*1021 |
|
0,8 |
2,50 |
0,025 |
65 |
66 |
65,5 |
0,5 |
0,00105 |
8,98*1021 |
|
0,8 |
3,00 |
0,03 |
78 |
80 |
79 |
1 |
0,00105 |
8,98*1021 |
|
0,8 |
3,50 |
0,035 |
91 |
93 |
92 |
1 |
0,00105 |
8,98*1021 |
|
0,8 |
4,00 |
0,04 |
102 |
107 |
104,5 |
2,5 |
0,00104 |
9,07*1021 |
|
0,8 |
4,50 |
0,045 |
115 |
121 |
118 |
3 |
0,00105 |
8,98*1021 |
|
0,8 |
5,00 |
0,05 |
127 |
134 |
130,5 |
3,5 |
0,00104 |
9,07*1021 |
|
0,8 |
5,50 |
0,055 |
140 |
148 |
144 |
4 |
0,00105 |
8,98*1021 |
|
0,8 |
6,00 |
0,06 |
151 |
160 |
155,5 |
4,5 |
0,00104 |
9,07*1021 |
|
0,8 |
6,50 |
0,065 |
162 |
173 |
167,5 |
5,5 |
0,00103 |
9,16*1021 |
|
0,8 |
7,00 |
0,07 |
174 |
187 |
180,5 |
6,5 |
0,00103 |
9,16*1021 |
|
Dla prądu magnesującego IM1= 1,8 A
Natężenie prądu magnesującego |
Natężenie prądu sterującego |
Napięcie miliwoltomierza |
Napięcie Halla |
|
|||||
Im |
IX1 |
IX1 |
UH1 |
UH2 |
UH |
UH |
R |
n |
|
A |
mA |
mA |
mV |
mV |
mV |
mV |
m3/C |
1/m3 |
|
1,8 |
0,50 |
0,005 |
30 |
26 |
28 |
2 |
0,001 |
9,43*1021 |
|
1,8 |
1,00 |
0,01 |
58 |
59 |
58,5 |
0,5 |
0,00104 |
9,07*1021 |
|
1,8 |
1,50 |
0,015 |
87 |
84 |
85,5 |
1,5 |
0,00101 |
9,34*1021 |
|
1,8 |
2,00 |
0,02 |
117 |
114 |
115,5 |
1,5 |
0,00103 |
9,16*1021 |
|
1,8 |
2,50 |
0,025 |
145 |
144 |
144,5 |
0,5 |
0,00103 |
9,16*1021 |
|
1,8 |
3,00 |
0,03 |
173 |
173 |
173 |
0 |
0,00102 |
9,24*1021 |
|
1,8 |
3,50 |
0,035 |
200 |
203 |
201,5 |
1,5 |
0,00102 |
9,24*1021 |
|
1,8 |
4,00 |
0,04 |
230 |
232 |
231 |
1 |
0,00103 |
9,16*1021 |
|
1,8 |
4,50 |
0,045 |
258 |
260 |
259 |
1 |
0,00102 |
9,24*1021 |
|
1,8 |
5,00 |
0,05 |
285 |
288 |
286,5 |
1,5 |
0,00102 |
9,24*1021 |
|
1,8 |
5,50 |
0,055 |
314 |
316 |
315 |
1 |
0,00102 |
9,24*1021 |
|
1,8 |
6,00 |
0,06 |
339 |
343 |
341 |
2 |
0,00101 |
9,34*1021 |
|
1,8 |
6,50 |
0,065 |
362 |
369 |
365,5 |
3,5 |
0,001 |
9,43*1021 |
|
1,8 |
7,00 |
0,07 |
391 |
397 |
394 |
3 |
0,001 |
9,43*1021 |
|
Wzory do obliczeń:
Odczytane wartości indukcji z dołączonego w skrypcie wykresu wynoszą:
B = 0,2 T - IM = 0,8 A
B = 0,45 T - IM = 1,8 A
Przyjęto błąd odczytu: B = 0,02 T
- napięcie Halla
- błąd pomiaru napięcia Halla
- błąd pomiaru prądu sterującego
e = 
d - grubość płytki, IX - prąd sterujący,
B - indukcja magnetyczna, e - ładunek elementarny.
Przykłady obliczeń:
∆R dla IM1= 0,8 A |
∆n dla IM1= 0,8 A |
∆R dla IM1= 1,8 A |
∆n dla IM1= 1,8 A |
m3/C |
1/m3 |
m3/C |
1/m3 |
3,68*10-4 |
2,77*1021 |
1,30*10-4 |
1,23*1021 |
1,82*10-4 |
1,53*1021 |
0,70*10-4 |
6,10*1020 |
1,61*10-4 |
1,38*1021 |
0,78*10-4 |
7,21*1020 |
1,31*10-4 |
1,12*1021 |
0,74*10-4 |
6,58*1020 |
1,28*10-4 |
1,09*1021 |
0,65*10-4 |
5,78*1020 |
1,34*10-4 |
1,15*1021 |
0,61*10-4 |
5,53*1020 |
1,32*10-4 |
1,13*1021 |
0,68*10-4 |
6,17*1020 |
1,45*10-4 |
1,26*1021 |
0,65*10-4 |
5,78*1020 |
1,47*10-4 |
1,26*1021 |
0,65*10-4 |
5,89*1020 |
1,48*10-4 |
1,29*1021 |
0,66*10-4 |
5,98*1020 |
1,49*10-4 |
1,27*1021 |
0,64*10-4 |
5,80*1020 |
1,49*10-4 |
1,3*1021 |
0,66*10-4 |
6,10*1020 |
1,52*10-4 |
1,35*1021 |
0,69*10-4 |
6,51*1020 |
1,56*10-4 |
1,38*1021 |
0,67*10-4 |
6,32*1020 |
Wnioski:
Celem ćwiczenia był pomiar napięcia Halla, wyznaczenie stałej Halla R oraz wyznaczenie koncentracji nośników prądu n w półprzewodniku. Gdy będzie nam znana już koncentracja nośników prądu, napięcie Halla oraz natężenie prądu płynącego przez próbkę jesteśmy w stanie wyznaczyć indukcję pola magnetycznego.
Urządzenia półprzewodnikowe służące do pomiaru natężenia indukcji pola magnetycznego oparte na zjawisku Halla nazywamy halotronami. Hallotrony znajdują częste zastosowanie w miernictwie:
- pomiar indukcji magnetycznej,
- pomiar kąta obrotu,
- pomiar mocy.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
zjawisko halla, fizyka lab
Zjawisko HALLA, Fizyka
fizyka zjawisko halla C6OP2ML3JN4TT5SLVTCOIH3QSB2SAA2GPGYK7HI
Fizyka-lab -Badanie zjawiska rezonansu elektromagnetycznego-, Sprawolki
15. Zjawisko Halla, studia, semestr II, SEMESTR 2 PRZYDATNE (od Klaudii), FIZYKA DO MOICH LABOREK,
Badanie zjawiska Halla, Biotechnologia, Fizyka, Labolatorium
Badanie zjawiska rezonansu elektromagnetycznego(LAB F54), Pwr MBM, Fizyka, sprawozdania vol I, spraw
Zjawisko Halla, Sprawozdania - Fizyka
Zjawisko Halla, studia, semestr II, SEMESTR 2 PRZYDATNE (od Klaudii), Od Górskiego, II semestr, Fizy
2LAB, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka -
ćwiczenei 100, PWR, Fizyka Lab
badanie fotokom˘rki2, MIBM WIP PW, fizyka 2, sprawka fiza 2, fizyka lab, fizyka
badanie fotokom˘rki1, MIBM WIP PW, fizyka 2, sprawka fiza 2, fizyka lab, fizyka
C7, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka - la
Fiz 10 P, Studia, Ogólne, Fiyzka, od romka, studia materiały, Fizyka lab, Termopary
zjawisko Halla
Fizyka lab teoria
ściąga z fizyki, dc, GPF, Fizyka lab, Ściągi, sciąga z fizyki
OPis 88, dc, GPF, Fizyka lab, Ćw.88.90
więcej podobnych podstron