IMG78

Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

Przełącznik W, ustawić w położeniu 1 tak, aby przy pomocy woltomierza był możliwy pomiar napięcia pomiędzy kontaktami (3) i (4), czyli napięcia Hall a (rys. 25.2).

Badaną próbkę półprzewodnika umieścić pomiędzy biegunami magnesu, w taki sposób, aby próbka była umieszczona po lewej stronie płytki, do której jest przymocowana. To znaczy tak, aby płytka była skierowana stroną oznaczoną jako A w stronę nabiegunnika magnesu, na którym jest umieszczona również litera A. Dla tego położenia próbki należy wykonać dwa pomiary napięcia pomiędzy kontaktami (3) i (4), dla dwóch kierunków przepływu prądu:

•    (/,(+/,+B) - dla przełącznika W₂ w położeniu 1 (próbka po lewej stronie płytki)

•    (/,(—I,+B) - dla przełącznika 1V₂ w położeniu 2 (próbka po lewej stronie płytki).

7. Zmienić położenie badanej próbki względem kierunku pola magnetycznego, czyli obrócić ją tak, aby próbka półprzewodnika była umieszczona po prawej stronie płytki i wykonać kolejne dwa pomiary napięcia dla różnych kierunków przepływu prądu:

•    ć/j(-/,-B)- dla przełącznika W₂ w położeniu 2 (próbka po prawej stronie płytki)

•    Ł/₄(+/,-B)-dla przełącznika W₂ w położeniu 1 (próbka po prawej stronie płytki).

Uwaga: Zmierzone wartości napięcia zapisać razem ze znakiem.

8. Przełącznik W, ustawić w położeniu 2, tak aby przy pomocy woltomierza był możliwy pomiar napięcia pomiędzy kontaktami (3) i (5), czyli w kierunku przepływu prądu (rys. 25.2). Przełącznik W₂ ustawić w położeniu 1 i wyjąć próbkę półprzewodnika z poła magnetycznego. Dokonać pomiaru wartości napięcia l/j_₅. Zmienić kierunek przepływu prądu na przeciwny (przełącznik W₂ w położeniu 2) i ponownie zmierzyć napięcie L7₃_₅.

9.    Czynności według punktów 1 -7 powtórzyć dla pozostałych próbek półprzewodnika.

10.    Wyniki pomiarów zapisać według wzoru w tabeli 25.1. Uwzględniając metodę pomiaru, użyty zestaw aparatury, staranność przeprowadzenia pomiarów i czułość przyrządów, oszacować niepewności maksymalne mierzonych wartości natężenia prądu Al, napięcia Halla Al/_H, napięcia pomiędzy kontaktami 3 i 5 AU_}__S. Wartości poszczególnych niepewności AJ, Ab, Ad i AB przekonsultować z prowadzącym ćwiczenie. W oparciu o wzór (W.8) ze znajomości niepewności maksymalnych obliczyć niepewności standardowe dla mierzonych wartości.

Tabela 25.1. Wyniki pomiarów potrzebne do wyznaczenia stałej Halla

H|		w.	-i		W,	^-	l
próbka	Wa-t 1	W,-Z i	W,-2	Wa-1	WŁ-1	Wa-2 1	i !
	U,(+/. +B)	(/,(-!.+S)		U,(+f. -B)	Us-s	M	ImAl 1
	IV|	IV)	tv)	lvi	IV)	tvf i
						1

25.4. Opracowanie wyników pomiarów

1.    Obliczyć napięcie Halla dla wszystkich badanych próbek, korzystając ze wzoru ^ (25.13).

2.    Na podstawie znaku obliczonego napięcia Halla określić rodzaj przewodnictwa V w badanych próbkach.

3.    -^Wyznaczyć koncentrację nośników ładunku, korzystając ze wzoru (25.8). Do obliczeń przyjąć indukcję pola magnetycznego B równą 0,36 T i wymiary geometryczne próbek zgodnie z wartościami podanymi przy stanowisku.

4. \i Obliczyć ruchliwość nośników, korzystając ze wzoru (25.12). W tym przypad

ku jako napięcie V przyjąć wartość średnią obliczoną z wartości bezwzgled-nych Uj__s otrzymanych dla dwóch przeciwnych kierunków prądu płynącego . przez próbkę. Wymiary geometryczne próbek są podane przy stanowisku.

'    5.Wyznaczyć niepewność złożoną względną i bezwzględną dla koncentracji

-—^nośników ładunku. Uwzględniając związek (25.8) i wyrażenie (W. 18), niepewność złożoną względną można obliczyć na podstawie następującej L    zależności:

j    i|||B|^5iS3y p|

6. Wyznaczyć niepewność złożoną względną i bezwzględną dla ruchliwości nośników ładunku. Uwzględniając związek (25.12) i wyrażenie (W. 18). niepewność złożoną względną można obliczyć na podstawie następującej zależności:

(25.15)

7. Czynności według punktów 2-7 powtórzyć dla wszystkich próbek i wyniki obliczeń wpisać do tabeli według wzoru (25.2).