Измерение ЭДС Холла в образце. Измерение концентрации и подвижности носителей, электропроводности образца

Отчет по работе № 90

“Эффект Холла в германии”

студента 13 группы III курса

Василькова Сергея Дмитриевича.

Цель работы: измерение ЭДС Холла в образце, измерение концентрации и подвижности носителей, электропроводности образца.

Приборы и экспериментальная установка: образец (+источник питания, магазин сопротивлений, миллиамперметр, переключатель), электромагнит (источник питания, амперметр, реостат, переключатель), зеркальный гальванометр, потенциометр.

D=0,57 mm b=3,8 mm l=4,34mm n=3 r=10 mm

  B=c_бRφ/S*n

E1=Ex+δv+δv1 δv – симм, δv1 – термоЭДС

Поле – Ex

Ток – Ex & δv

Ex=RBI/d       R=A/nq           A=3π/8            n – концентр.

Погр: ±(1,5*10е-4*U+0,4δU)            δU- цена одной ступени младшей декады

1.  ЭДС и постоянная Холла.

Рассчитаем ЭДС Холла, учитывая дополнительные напряжения, возникшие в связи с термоэффектами и неэквидистантным расположением электродов:

1) I_магн=0,42 А,   I_{образец}=0,43 мА;           2) I_магн=1,42 А,   I_{образец}=0,43 мА;

3) I_магн=0,9 А,     I_{образец}=0,43 мА;           4) I_магн=1,68 А,   I_{образец}=0,43 мА.          

U= (мкВ)	Uхолл +Uтерм+Uэкв		-Uхолл +Uтерм+Uэкв		Uхолл +Uтерм-Uэкв		-Uхолл +Uтерм-Uэкв		Uхолл1		Uхолл2		Uхоллсреднее
1)	58,0	±1,0	-999,0	±0,9	1073,0	±1,2	-42,0	±1,0	528,5	±0,9	557,5	±1,1	543,0	±15,5
2)	262,0	±1,0	-1540,0	±0,8	1696,0	±1,3	-125,0	±1,0	901,0	±0,9	910,5	±1,1	905,8	±5,8
3)	755,0	±1,1	-1947,0	±0,7	2074,0	±1,3	-595,0	±0,9	1351,0	±0,9	1334,5	±1,1	1342,8	±9,3
4)	494,0	±1,1	-1116,0	±0,8	1239,0	±1,2	-365,0	±0,9	805,0	±1,0	802,0	±1,1	803,5	±2,5

U= (мкВ)	Uхолл +Uтерм+Uэкв		-Uхолл +Uтерм+Uэкв		Uхолл +Uтерм-Uэкв		-Uхолл +Uтерм-Uэкв		Uхолл1		Uхолл2		Uхоллсреднее
1)	58,0	±1,0	-999,0	±0,9	1073,0	±1,2	-42,0	±1,0	528,5	±0,9	557,5	±1,1	543,0	±15,5
2)	262,0	±1,0	-1540,0	±0,8	1696,0	±1,3	-125,0	±1,0	901,0	±0,9	910,5	±1,1	905,8	±5,8
3)	755,0	±1,1	-1947,0	±0,7	2074,0	±1,3	-595,0	±0,9	1351,0	±0,9	1334,5	±1,1	1342,8	±9,3
4)	487	±1	-954	±1	1239,0	±1,2	-365,0	±0,9	805,0	±1,0	802,0	±1,1	803,5	±2,5

Зная направление магнитного поля и тока в образце, можно установить тип носителей. Таким образом определяем, что исследуемый образец является полупроводником p-типа.

Теперь определим постоянную Холла из формул:

,      ,               C_бR=3.4*10e-3 Гн*А/м ,

где n – число витков, φ – отброс гальванометра, d – толщина образца, S – площадь витков.

φ (см)	B (Тл)		R (см3/Кл)
14±2	0,51±0,07	1)	613	±93
20±2	0,72±0,07	2)	511	±74
		3)	530	±54
		4)	635	±68
		Rсреднее	572	±72

2.  Концентрация и подвижность носителей, электропроводность образца.

Рассчитав постоянную Холла, вычислим концентрацию носителей из формулы:

, q – заряд электрона.

n_p=[12,9±1,6]*10¹⁵ 1/см³

 

Измерив перепад напряжений вдоль полупроводника, определим удельную электропроводность:

, l – расстояние между электродами.

U=19,635±0,004 мВ;             I=0,5±0,02 мА;                 σ=51,0±2,1 (1/Ом*м)

Теперь определим подвижность носителей по формуле:

,                            u_p=247±41 (см²/Ом*Кл)