Вивчення ефекту Холла в напівпровідниках
Методи визначення концентрації вільних носіїв струму в напівпровідниках, їх природа. Електропровідність металів. Надпровідність, магнітні властивості надпровідників. Суть явища ефекту Холла, його використання в вимірювальних пристроїв і схем автоматики.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 13.07.2017 |
| Размер файла | 30,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
4
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіті і науки України
ВДТУ
Кафедра Фізики
Лабораторна робота
Тема: Вивчення ефекту Холла в напівпровідниках.
Виконав ст. гр. ОТЗ - 01
Буличев К.Л.
Перевірив Мельник М.Д.
Вінниця 2002
Мета роботи: ознайомитися з одним із методів визначення концентрації вільних носіїв струму в напівпровідниках та встановити їх природу.
Прилади і матеріали: Установка для дослідження ефекту Холла в напівпровідниках.
Теоретичні відомості
Явище ефекту Холла полягає в тому, що в провіднику з струмом, розмішеному в зовнішньому магнітному полі, виникає електричне поле, напруженість якого перпендикулярна площині, в якій лежать вектори густини струму і індукції магнітного поля.
(1)
Поскільки , а , то після підстановки цих значень у рівності (1) знаходимо напруженість холлівського поля:
(2)
(3)
або
(4)
Одержану рівність (4) входить середнє значення дрейфової швидкості носіїв заряду, яку можна визначити з електронної теорії дослідним шляхом:
(5)
Звідки
(6)
де
(7)
Підстановкою (7) в (5) одержуємо:
(8)
Звідки
(9)
Включивши із співвідношень (4) і (9) швидкість х, одержуємо кінцевий результат:
(10)
У співвідношенні (10) вираз (11) називають сталою Холла.
Використання ефекту Холла
1. Вимірюючи знак і значення постійної Холла (11), можна встановити тип носіїв заряду і їх концентрацію. Одночасно вимірюючи питому електропровідність, є можливість визначити цілий ряд фундаментальних характеристик напівпровідників: ступінь чистоти, енергію активації домішок і ширину забороненої зони, відношення рухливості дірок і електронів і їх ефективні маси.
2. Поява холлівської ЕРС використовується в більшості вимірювальних пристроїв і схем автоматики: в магнітометрах (для вимірювання індукції магнітного поля), струмомірах (для вимірювання сили струму, який протікає в кабелях), ватметрах, для перетворення постійного струму в змінний, генерування, модуляції і демодуляції електромагнітних коливань.
Хід роботи
1. Ознайомтесь з лабораторною установкою і приведіть її в робочий стан. При цьому кремнієвий напівпровідник розміщується між полюсами постійного магніту з індукцією, яка вказується на лабораторній установці. Там же ви знайдете розміри кремнієвого зразка.
2. Проведіть вимірювання холлівського струму для трьох значень струму через напівпровідник. Ці та інші необхідні параметри, які є на лабораторній установці, занести до таблиці.
|
І1,2, мА |
Іх, мкА |
r1,2, Ом |
rм, Ом |
а, мм |
б, мм |
d, мм |
В, Тл |
r1,2, Ом |
|
|
3,2 |
12 |
126,503 |
385 |
10 |
5 |
0,425±0,005 |
0,4 |
481,601 |
|
|
5,1 |
20 |
||||||||
|
7,0 |
27 |
Обробка експериментальних результатів
1. Для трьох значень струмів через напівпровідник розрахувати відповідні значення холлівської різниці потенціалів між точками (3,6) напівпровідника, скориставшись законом Ома:
напівпровідник холл ефект електропроводність
2. Скориставшись співвідношенням (10), обчислити значення сталої Холла. У цьому випадку:
3. середнє значення сталої Холла дає можливість визначити концентрацію носіїв струму в напівпровіднику:
, де
4. Розрахувати значення питомої електропровідності напівпровідника. У цьому випадку:
де а, b, d - розміри кремнієвого зразка в м;
r1,2 - опір зразка між точками 1 і 2.
5. Оцінити величину рухливості носіїв (наш напівпровідник має діркову провідність). Тому
де g - елементарний заряд;
n - концентрацыя носіїв.
Контрольні запитання
1. Електропровідність металів. Надпровідність, магнітні властивості надпровідників.
2. Енергетичні зони в кристалах, розщеплення енергетичних рівнів. Розподіл електронів по енергетичних зонах.
3. Валентна зона, зона провідності в металах, напівпровідниках і діелектриках.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории. Эффект Холла в ферромагнетиках и полупроводниках. Датчик ЭДС Холла. Угол Холла. Постоянная Холла. Измерение эффекта Холла. Эффект Холла при примесной и собственной проводимости.
курсовая работа [404,9 K], добавлен 06.02.2007Напівпровідники як речовини, питомий опір яких має проміжне значення між опором металів і діелектриків. Електричне коло з послідовно увімкнутих джерела струму і гальванометра. Основна відмінність металів від напівпровідників. Домішкова електропровідність.
презентация [775,8 K], добавлен 23.01.2015Поведінка частки при проходженні через потенційний бар'єр, суть тунельного ефекту, його роль в електронних приладах. Механізм проходження електронів крізь тонкі діелектричні шари, перенос струму в тонких плівках. Суть тунельного пробою і процеси в діоді.
реферат [278,0 K], добавлен 26.09.2009Суть та використання капілярного ефекту - явища підвищення або зниження рівня рідини у капілярах. Історія вивчення капілярних явищ. Формула висоти підняття рідини в капілярі. Використання явищ змочування і розтікання рідини в побуті та виробництві.
презентация [889,7 K], добавлен 09.12.2013Сутність і основні характерні властивості магнітного поля рухомого заряду. Тлумачення та дія сили Лоуренца в магнітному полі, характер руху заряджених частинок. Сутність і умови появи ефекту Холла. Явище електромагнітної індукції та його характеристики.
реферат [253,1 K], добавлен 06.04.2009Геометрия эксперимента по наблюдению эффекта Холла. Идеальный датчик Холла, свойства и технология изготовления. Внутренняя схема линейного датчика Холла и график его характеристики преобразования. Конструкции датчиков тока. Расходомер, принцип действия.
курсовая работа [998,0 K], добавлен 18.05.2012Магнітні властивості композиційних матеріалів. Вплив модифікаторів на електропровідність композитів, наповнених дисперсним нікелем і отверджених в магнітному полі. Методи розрахунку діелектричної проникності. Співвідношення Вінера, рівняння Ліхтенекера.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 18.06.2013Поняття змінного струму. Резистор, котушка індуктивності, конденсатор, потужність в колах змінного струму. Закон Ома для електричного кола змінного струму. Зсув фаз між коливаннями сили струму і напруги. Визначення теплового ефекту від змінного струму.
лекция [637,6 K], добавлен 04.05.2015Діючі значення струму і напруги. Параметри кола змінного струму. Визначення теплового ефекту від змінного струму. Активний опір та потужність в колах змінного струму. Зсув фаз між коливаннями сили струму і напруги. Закон Ома в комплекснiй формi.
контрольная работа [451,3 K], добавлен 21.04.2012У багатьох металів і сплавів при температурах, близьких до абсолютного нуля, спостерігається різке зменшення питомого опору - це явище зветься надпровідністю. Особливість надпровідників в тому, що силові лінії магнітного поля обгинають надпровідник.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 17.12.2008Суть гальваномагнитных явлений в полупроводниковых материалах. Эффекты Холла, Эттингсгаузена и Нернста. Закономерности, структура и химическая связь соединений типа АIIIВV. Изопериодные гетероструктуры. Подвижность носителей заряда в полупроводниках.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 09.12.2010Значение дробного квантового эффекта Холла для исследований в области физики твердого тела и квантовой электродинамики. Двумерный электронный газ и его свойства. Причины возникновения эффекта Холла. Электроны и кванты потока, композиционные частицы.
реферат [843,4 K], добавлен 01.12.2014Основні властивості неупорядкованих систем (кристалічних бінарних напівпровідникових сполук). Характер взаємодії компонентів, її вплив на зонні параметри та кристалічну структуру сплавів. Електропровідність і ефект Холла. Аналіз механізмів розсіювання.
реферат [558,1 K], добавлен 07.02.2014Закони постійного струму. Наявність руху електронів у металевих проводах. Класифікація твердих тіл. Механізм проходження струму в металах. Теплові коливання грати при підвищенні температури кристала. Процес провідності в чистих напівпровідниках.
реферат [33,6 K], добавлен 19.11.2016Основні поняття з електропровідності діелектриків. Залежність струму через діелектрик від часу. Електропровідність газів, рідин. Основні поняття про діелектричні втрати. Загальна характеристика явища пробою. Практичне значення розглянутих понять.
реферат [165,0 K], добавлен 22.11.2010Суть поняття екситону як квазічастинки. Рівняння Шредінгера для електрона й дірки, основи закону Кулона. Визначення енергії зв'язку екситону, перенос електричного заряду й маси, ефективність поглинання й заломлення світла на частоті екситонного переходу.
реферат [507,2 K], добавлен 26.09.2009Вывод закона Ампера, формы его записи. Сила взаимодействия параллельных токов. Контур с током в однородном магнитном поле. Сущность эффекта Холла и примеры его использования. Расчет поперечной холловской разности потенциалов. Действие силы Лоренца.
презентация [478,2 K], добавлен 19.05.2016Загальна характеристика електричного струму і основної мішені його впливу - м'язів. Застосування в медицині теплового ефекту для прогрівання тканин. Розгляд дії інфрачервоного і найбільш значимих типів іонізуючого випромінювання на організм людини.
реферат [356,4 K], добавлен 27.01.2012Модуль силы Ампера. Сила взаимодействия двух параллельных токов. Вращающий момент, действующий в однородном магнитном поле на контур с током. Анализ процесса поступательного перемещения рамки. Примеры использования эффекта Холла, значения постоянной.
лекция [349,5 K], добавлен 24.09.2013Виникнення полярного сяйва, різноманітність форм та кольору. Пояснення явища веселки з точки зору фізики, хід променів у краплині. Види міражів, механізм їх появи, припущення і гіпотези щодо виникнення. "Брокенський привид": специфіка оптичного ефекту.
реферат [4,1 M], добавлен 25.03.2013
