Экспериментальная часть. При отсутствии тока в поперечном направлении проекция силы Лоренца на это направление равна нулю:

.

При отсутствии тока в поперечном направлении проекция силы Лоренца на это направление равна нулю: . В результате

Е_х = VB. (1)

Это выражение будет использовано для определения разности потенциалов Холла.

Рассмотрим некоторые вопросы о проводимости исследуемого материала (в на­стоящей работе этот материал - полупроводник p -типа).

В полупроводнике ток может быть разделен на электронную и дырочную составляющие:

.

Здесь - элементарный заряд, и - концентрации электронов и дырок, и - средние скорости движения электронов и дырок.

Движение носителей (дрейф) вызывается "продольным" полем . Скорость дрейфа пропорцио­нальна напряженности поля:

.

Коэффициент пропорциональности m называется подвижностью носителей.

По закону Ома

,

и проводимость

.

В примесном полупроводнике одна из составляющих преобладает, поэтому в полупроводнике n- и p- типа проводимость равна

или .

Различие в концентрациях носителей часто достигает нескольких порядков, тогда как отношение подвижностей не слишком велико (обычно ), так что эти равенства выполняются с большой точностью.

Для определения проводимости материала может быть использован показанный на рис.1,б об­разец. Плотность тока через образец

продольное напряжение на образце

здесь S - площадь поперечного сечения, l, b и d – длина, ширина и толщина образца. Отсюда получаем для полупроводника р - типа

,

или . (2)

Для измерения поперечной холловской разности потенциалов (холловского напряжения) служат контакты а, a'. Если прибор для ее измере­ния имеет высокое входное сопротивление, то ток через контакты а, а' практически равен нулю. Поэтому справедливо выражение (1) и

.

Холловское напряжение равно

(3)

где величина

(4)

называется постоянной Холла. Она зависит от концентрации носителей (в данном случае дырок), и поэтому, измеряя постоянную Холла, можно определить концентрацию носителей в полупроводнике.

Для проведения эксперимента используется электромагнит, между полюсами которого помещен полупроводниковый образец p - типа. Измерения производятся на стенде (рис.2), с помощью которого можно изменять и измерять величину и направление тока через образец, а также величину и направление тока электромагнита, создающего поперечное магнитное поле в образце. Продольное напряжение U на образце и поперечное холловское напряжение U _х определяются по вольтметрам на стенде.

Рис 2. Передняя панель установки

Дата добавления: 2015-05-26