Студопедия

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)

Ефект Холла

В 1879 р. Е. Холл здійснив наступний експеримент. Він пропускав електричний струм I через золоту пластинку у вигляді паралелепіпеда і вимірював різницю потенціалів D j між точками C і D на верхній і нижній гранях (рис. 175).

Ці точки лежать у одному і тому поперечному перерізі пластинки. Тому виявилось, що D j=0. Коли пластинку зі струмом Холл помістив в однорідне магнітне поле, лінії магнітної індукції якого
перпендикулярні до бічних граней плас­тинки, то було встановлено, що різниця потенціалів і вона прямопропорційна силі струму I, магнітній індукції поля B і обернено пропорційна ширині в пластинки, тобто , де - коефіцієнт пропорційності і наз­ваний сталою Холла. А явище, яке експериментально виявив Холл, дістало назву ефект Холла.

Наступні дослідження показали, що ефект Холла спостерігається в усіх провідниках і напівпровідниках. Зміна напрямку струму або напрямку магнітного поля на протилежний викликає зміну різниці потенціалів D j.

Розглянемо, як можна пояснити ефект Холла. Помістимо металеву пластинку зі струмом густиною в магнітне поле з індукцією , лінії індукції якого перпендикулярні до . На електрони діє сила Лоренца, яка напрямлена вниз і дорівнює: . Тому на нижній границі плас­тинки збиратиметься нескомпенсований негативний заряд і вона заряджатиметься негативно, а на верхній границі пластинки виникатиме нестача негативних зарядів і вона заряджатиметься позитивно. Внаслідок цього між краями пластинки виникає додаткове поперечне електричне поле, напрямлене зверху вниз. Розглянемо момент динамічної рівноваги, коли сили і , з якими діють на електрони магнітне поле та холлівське електричне поле, стануть рівними (ця рівність настає вже через с після замикання кола): , , звідси .

Невідому швидкість напрямленого руху виразимо через густину струму j:

, .

 

Тоді

.

Помножимо ліву частину виразу на ab, а праву на S: .

Оскільки , а , то .

Порівнюючи цей вираз для D j з виразом, який отриманий на основі експерименту, отримуємо що стала Холла обернено пропорційна до добутку заряду елек­трона e на їх концентрацію n:

.

За виміряними значеннями сталої Холла можна:

1) визначити концентрацію носіїв струму, якщо характер провідності і заряд носіїв струму відомі, а саме

.

Так, для одновалентних металів виявилося, що концентрація електронів провідності збігається з концентрацією атомів.

Оскільки за електронною теорією питому електропровідність речовини обчислюють за формулою , де - рухливість носіїв заряду, то , і ,

тобто добуток визначає рухливість носіїв заряду.

2) зробити висновок про природу про­відності напівпровідників, оскільки знак сталої Холла збігається із знаком заряду q носіїв струму. При електронній провідності , а при дірковій . Якщо в напівпровіднику водночас існують обидва типи провідності, то за знаком можна судити про те, який з них переважає.

3) оцінити величину середньої довжини вільного пробігу електронів:

 

,

де - питома електропровідність провідника, - середня швидкість теплового руху електронів у провіднику. Виявилось, що середня довжина вільного пробігу
електронів м, що на два порядки перевищує міжвузлові відстані в металі.

 

БОРОВИК ЄВГЕН СТАНІСЛАВОВИЧ (1915-1966)

Розробив новий метод одночасного вимірювання

ефекту Холла і магнітоопору. На основі цього

методу виконав значні роботи по дослідженню

гальваномагнітних явищ у металах. Вивчав ефект

Холла в берилію і алюмінію при низьких

температурах.

КОМАР АНТОН ПАНТЕЛЕЙМОНОВИЧ (нар.1904)

Відкрив у впорядкованих сплавах явище зміни

знаку сталої Холла.

УКРАЇНСЬКИЙ ІВАН ІВАНОВИЧ (1943-1997)

Автор піонерських праць з теорії квантового ефекту Холла.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Сила Лоренца | Вплив магнітних полів на живі організми
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 1832; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.017 сек.