КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Лекция 6. Ангармонический осциллятор. Электромагнитные колебанияЭффект Холла Эффект Холла заключается в том, что в твердом проводнике с током плотностью j, помещенном в магнитное поле с напряженностью H, возникает электрическое поле в направлении, перпендикулярном H и j. Он был открыт американским физиком Э.Г. Холлом в 1879 г. в тонких пленках золота Au. Рассмотрим проводник в форме прямоугольной пластины, по которой протекает ток плотностью (рис. 5.12). Эквипотенциальными поверхностями внутри пластины будут плоскости, перпендикулярные к направлению тока , и поэтому при отсутствии магнитного поля разность потенциалов между двумя зондами, лежащими в одной из этих плоскостей, будет равна нулю. Если включить магнитное поле перпендикулярно к и зондам, то между ними возникнет разность потенциалов. Возникновение этой разности потенциалов и есть эффект Холла. Напряженность электрического поля (поля Холла) , (5.21) где a - угол между векторами H и j (a<180о); R - постоянная Холла. Если магнитное поле H перпендикулярно току j, sina = 1, то напряженность поля Холла максимальна . (5.22) На боковых гранях перпендикулярно току измеряется напряжение (ЭДС Холла) . (5.23) Объясняется эффект Холла взаимодействием носителей заряда (электронов проводимости и дырок) с магнитным полем. В магнитном поле на электроны проводимости действует сила Лоренца:
где - средняя скорость направленного движения носителей заряда в электрическом поле; n - концентрация носителей; e - их заряд. Под действием силы Лоренца частицы отклоняются в направлении, перпендикулярном j и H. В результате на боковой грани пластины происходит накопление зарядов и возникает электрическое поле Холла. В свою очередь поле Холла действует на заряды и уравновешивает силу Лоренца. При равенстве Fл = FE, где , имеем Откуда . (5.24) Постоянная Холла R является основной количественной характеристикой данного эффекта. Знак R положителен, если j, H и E H образуют правовинтовую систему координат. Она может быть выражена через подвижность носителей заряда b и удельную электропроводимость g: . (5.25) Все это оказывается справедливым для изотропных проводников, в частности для поликристаллов. Для анизотропных кристаллов , (5.26) где r – величина, близкая к единице, зависящая от направления H относительно кристаллографических осей. В области сильных магнитных полей r = 1. В полупроводниках в электропроводности участвуют одновременно электроны проводимости и дырки. При этом постоянная Холла выражается через парциальные проводимости электронов gэ и дырок gд, а также их концентрации nэ и nд. При этом оказывается, что постоянная Холла равна: а) в случае слабых полей ; (5.27) б) в случае сильных полей . (5.28) Критерием сильного поля является соотношение wc×t>1 (wc - циклотронная частота носителя заряда). При nэ = nд для всех значений H . (5.29) Знак R соответствует знаку основных носителей заряда. Для металлов величина R зависит от зонной структуры (формы поверхности Ферми). Для замкнутых поверхностей Ферми и в сильных магнитных полях постоянная Холла изотропна, а выражение для R (5.25), (5.28) совпадают с формулой (5.29). Для разомкнутых поверхностей Ферми R - тензор. Однако если направление H относительно кристаллографических осей выбрано так, что не возникает открытых сечений поверхности Ферми, то выражения для R (5.25), (5.28), (5.29) также аналогичны. В ферромагнетиках электроны подвергаются совместному действию внешнего магнитного поля и поля магнитных доменов. Это приводит к особому ферромагнитному эффекту Холла. Экспериментально установлено, что в этом случае , (5.30) где R - обыкновенная постоянная Холла; R1 - аномальная постоянная Холла; J - величина намагниченности; j – плотность тока. Эффект Холла - один из наиболее эффективных методов изучения энергетического спектра носителей заряда в металлах и полупроводниках. Зная R, можно определить знак заряда носителей и оценить их концентрацию, что позволяет сделать заключение о количестве примесей в полупроводниках. Линейная зависимость R от H используется для измерения напряженности магнитного поля. Эффект Холла используется для умножения постоянных токов в аналоговых вычислительных машинах, в измерительной технике (всевозможные датчики Холла).
Нелинейный осциллятор. Физические системы, содержащие нелинейность. Получение электромагнитных колебаний. Собственные электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение собственных электромагнитных колебаний и его решение. Затухающие электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний и его решение. Характеристики затухающих электромагнитных колебаний. Вынужденные электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных электромагнитных колебаний и его решение. Резонанс.
Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 73; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |