Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений

 

1 Подготовить установку к измерениям: включить установку выключателем «СЕТЬ» на задней панели устройства измерительного, выждать 5 минут (прогрев установки). Должны высветиться индикаторы, указывающие величину напряжения и тока.

2 Задать по указанию преподавателя ток электромагнита, I _э.м. (например I _э.м. = 2 мА). Вычислить индукцию магнитного поля в зазоре электромагнита по формуле: В (в мТл) = 2,88 I _э.м. (в мА).

3 Измерить не менее 10 раз э.д.с. Холла при различных значениях управляющего тока в диапазоне 0 – 10 мА. Данные (Δ φ ₁) занести в таблицу 1.

4 Провести измерения с противоположным направлением тока. Данные Δ φ ₂ занести в таблицу. Вычислить среднее значение холловской разности потенциалов Δ φ по формуле (6).

 

Таблица 1 - Зависимость холловской разности потенциалов от величины управляющего тока

 

I упр, мА	0,5		1,5		2,5		3,5
Δ φ 1
Δ φ 2
Δ φ

 

5 Повторить измерения для двух других значений В (например, I _упр2 = 5 мA, I _упр3 = 8 мA), заполнив две другие таблицы, аналогичные приведенной выше.

6 Построить график для трех значений индукции магнитного поля.

7 Рассчитать постоянную Холла, используя формулу (3)

 

, (9)

 

где a – угол наклона графика зависимости Δ φ (I_упр). Найти среднее значение постоянной Холла R _сред.

8 Рассчитать погрешность определения постоянной Холла по формуле:

 

,

 

где Δ φ _пр – приборная погрешность определения холловской разности потенциалов (Δ φ = 0,1 В), Δ В, Δ I _упр, Δ d - погрешности определения индукции магнитного поля, управляющего тока и ширины образца (Δ В = 0,5 мТл, Δ I _упр = 0,1 мА, Δ d = 0,01 мм); Δ φ _max и Δ φ _min, В _max и B _min – максимальные и минимальные значения холловской разности потенциалов и индукции магнитного поля, полученные при минимальном и максимальном использовавшемся при проведении эксперимента управляющем токе и токе электромагнита соответственно.

9 По формуле (4) вычислить концентрацию носителей заряда в полупроводнике, приняв А = 1,17 для используемого полупроводника.

10 По формуле

 

оценить погрешность определения концентрации носителей тока в полупроводниковом кристалле.

 

Контрольные вопросы

 

1 В чем заключается сущность эффекта Холла?

2 От чего зависит постоянная Холла?

3 С какой целью в эксперименте мы меняем направление тока в образце и повторяем измерения?

4 Как определить знак носителей тока в полупроводнике?

5 Почему в качестве датчиков Холла используются полупроводниковые, а не металлические материалы?

 

Список рекомендуемой литературы

 

1 Трофимова, Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов. - 11-е изд., стер. / Т.И. Трофимова. - М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 558 с.

2 Детлаф, А.А. Курс физики: учеб. пособие для студ. втузов. - 6-е изд., стер. / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. - М.: Изд. центр «Академия», 2007. – 719 с.

3 Савельев, И.В. Курс физики: учеб. пособие: В 3-х т. Т. 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. / И.В. Савельев. - М.: Наука, 1987. – 320 с.

4 Грабовский, Р.И. Курс физики: учеб. пособие. – 10-е изд., стер / Р.И. Грабовский. - СПб.: Изд-во «Лань», 2007. – 607 с.