Работа реализована на стенде, который состоит из компьютера и измерительного блока. Измерительный блок (рис.4) состоит из магнитной системы с образцом и электронной части. Блок реализует классическую схему измерений для исследования эффекта Холла. Компьютер (совместно с программным обеспечением) является управляющим и индицирующим элементом стенда. Во время измерений стенд работает как в режиме цифрового осциллографа, так и в режиме измерений отдельных величин по приборам измерительной схемы.
Рис. 4. Измерительный блок
Схема измерения
Схем измерений, которые реализованы в реальном измерительном блоке, можно выбрать три – либо при помощи команд меню, либо при помощи панели инструментов окна (рис. 15). На каждой схеме присутствует свой набор управляющих и регистрирующих инструментов.
Схема измерений № 3 (рис. 18) предназначена для проведения однократных измерений с последующим изменением установок источников воздействия или однократных измерений при изменении температуры в результате нагрева или охлаждения. То есть, схема реализует измерение характеристик "по точкам" (например, зависимость э.д.с. Холла от индукции магнитного поля). Эта схема аналогична схеме № 1. Отличие состоит в том, что специальный вольтметр Vs2 и измеритель индукции B, измеряют положительные и отрицательные значения и определяют среднее. Такая возможность позволяет исключить из результатов измерений остаточную э.д.с. Холла, которая присутствует при нулевой индукции магнитного поля.
· Измеритель температуры.
· Нагреватель. Предназначен для включения (выключения) нагрева.
· Образец. Можно просмотреть данные об образце.
· Вольтметр V1. Предназначен для измерения напряжения вдоль линии тока.
· Управляемый источник тока. Предназначен для изменения тока через образец.
· Амперметр (А). Предназначен для измерения силы тока.
· Вольтметр специальный Vs2. Предназначен для измерения средней э.д.с. Холла.
Рис. 5 Схема измерений № 3
· Измеритель индукции (B). Предназначен для измерения средней величины индукции магнитного поля.
· Функциональный генератор. Предназначен для изменения тока через катушку, создающую магнитное поле в образце. Генератор задает положительные и отрицательные значения тока одинаковой амплитуды.
На схеме присутствуют следующие элементы:
Управляющие инструменты: Нагревательпредназначен для включения (выключения) нагрева, Управляемый источник тока 1 предназначен для изменения тока через образец, управляемый источник тока 2 предназначен для изменения тока через катушку, создающую магнитное поле в образце, функциональный генератор схемы № 3предназначен для изменения тока через катушку, создающую магнитное поле в образце. Генератор задает положительные и отрицательные значения тока одинаковой амплитуды. По такому же закону будет изменяться и магнитная индукция.
Регистрирующие инструменты:
Измеритель температурыпредназначен для измерения температуры.
Ход работы:
1. Результаты измерений заносим в таблицу 1
Таблица 1. Измеренные и рассчитанные величины
| Temp | Tok | B | U | EDS | 
|  ,
1/Ом*м
| 1/Т, 1/К | n |
| 28,09 | 1,02 | 0,0441 | 2,18 | 0,002638 | 0,02743 | 1,559 | 0,0356 | 3,552E20 |
| 1,02 | 0,04399 | 2,304 | 0,00265 | 0,02615 | 1,476 | 0,02778 | 3,527E20 | |
| 40,05 | 1,02 | 0,04402 | 2,358 | 0,002658 | 0,02561 | 1,442 | 0,02497 | 3,519E20 |
| 45,27 | 1,02 | 0,04402 | 2,447 | 0,002691 | 0,02498 | 1,389 | 0,02209 | 3,475E20 |
| 50,25 | 1,019 | 0,04403 | 2,525 | 0,002699 | 0,02428 | 1,346 | 0,0199 | 3,464E20 |
| 55,17 | 1,019 | 0,04394 | 2,594 | 0,002695 | 0,02364 | 1,31 | 0,01813 | 3,463E20 |
| 60,28 | 1,019 | 0,04412 | 2,674 | 0,002715 | 0,02302 | 1,271 | 0,01659 | 3,451E20 |
| 65,94 | 1,017 | 0,04414 | 2,791 | 0,002719 | 0,02208 | 1,215 | 0,01516 | 3,44E20 |
| 69,7 | 1,019 | 0,04394 | 2,845 | 0,002728 | 0,02183 | 1,194 | 0,01435 | 3,419E20 |
| 76,53 | 1,019 | 0,04411 | 2,958 | 0,002741 | 0,021 | 1,148 | 0,01307 | 3,416E20 |
| 80,63 | 1,019 | 0,04398 | 3,023 | 0,002732 | 0,02055 | 1,124 | 0,0124 | 3,417E20 |
| 85,19 | 1,017 | 0,04408 | 3,106 | 0,002752 | 0,0201 | 1,091 | 0,01174 | 3,393E20 |
| 90,07 | 1,019 | 0,04405 | 3,178 | 0,002761 | 0,01972 | 1,069 | 0,0111 | 3,389E20 |
Порядок расчетов
1. Определяем температурную зависимость концентрации свободных носителей заряда, используя уравнение:
= 
,
где: Rx = 
- коэффициент Холла,
q, Кл – величина заряда,
I, А – сила тока,
В, Тл – магнитная индукция,
Ux, V – ЭДС Холла,
b,мм – ширина образца.
2. Рассчитать значение 
.
3. Рассчитать электропроводность исследуемого образца соответственно по уравнениям:
R = U/I - закон Ома,
r = R*a*b/l - удельное сопротивление,
s = 1/r - электропроводности исследуемого образца
s = 
,
где a, b – ширина и толщина образца, l - длина
4. Рассчитать подвижности свободных носителей заряда по уравнению (14):
= 
3. построение графиков:
Рис. 1 График температурной зависимости концентрации свободных носителей заряда в координатах: 
.
Рис. 2 График температурной зависимости подвижности носителей заряда m.
а) 
б) 
Рис. 3 График температурной зависимости электропроводности исследуемых образцов в координатах: а) 
и б) 
.
5. Путем графического дифференцирования зависимостей и определить энергию ширины запрещенной зоны полупроводника, используя следующее уравнение 
, где k – постоянная Больцмана.
6. Результаты занести в таблицу 1
Вывод: Мы научились исследовать электрофизические характеристики полупроводников методом эффекта Холла. Благодаря эффекту Холла мы поняли суть процессов проводимости в полупроводниках.
Это обусловлено тем, что измерение ЭДС (разности потенциалов) Холла, дает возможность непосредственно определить концентрацию и знак носителей заряда. Последнее позволяет определить принадлежность материала к тому или иному типу полупроводников (p или n –типа). Наличие эффекта Холла в проводниках и полупроводниках свидетельствует об электронном характере проводимости. С помощью эффекта Холла возможно получить данные и о подвижности носителей заряда. Таким образом, эффект Холла – один из наиболее эффективных методов исследования электрических свойств полупроводниковых материалов.
