В настоящей работе эффект Холла изучается на пластине, изготовленной из селена, относящегося к полупроводникам. Схема лабораторной установки представлена на рис. 6.2.
Рис. 6.2.
Для создания тока в полупроводнике и питания обмотки электромагнита используются два выпрямителя.
Ток I в полупроводниковой пластине регулируется резистором R и измеряется миллиамперметром. Для измерения холловского тока I н используется микроамперметр.
Все приборы смонтированы на панели.
Величина индукции магнитного поля В в зазоре электромагнита определяется из градуировочного графика по силе тока I эм. Эта сила тока измеряется амперметром, расположенным на передней панели выпрямителя, питающего электромагнит.
Из выражения (6.3) постоянная Холла
или, с учетом j 2 – j 1= н,
н b / IB. (6.5)
Толщина пластины b указана на ее оправе.
ЭДС Холла, измеряемая разностью потенциалов между гранями пластины, по закону Ома для полной цепи
н = I н(r+r мкА), (6.6)
|
|
где r – сопротивление участка полупроводника между точками 1 и 2
(см. рис. 6.1). Его значение также указано на оправе пластинки;
r мкА – сопротивление микроамперметра, измеряющего ток I н Холла.
Значение r мкА приведено на шкале прибора.
Из соотношения (6.4) получим для концентрации n носителей тока в полупроводнике выражение
. (6.7)
Переходя к определению типа проводимости в полупроводниковой пластине, следует помнить, что в полупроводниках возможна проводимость двух типов: электронная и дырочная. Электронная проводимость обусловлена перемещением электронов, потерявших связь с атомами и ставших свободными. На освободившиеся места (так называемые положительные «дырки») могут перескакивать электроны из соседних атомов, результатом чего будет перемещение дырок по кристаллу полупроводника (дырочная проводимость). Введением соответствующих примесей в полупроводник можно добиться значительного преобладания электронной или дырочной проводимости. Такая проводимость полупроводника называется примесной.
Для установления типа проводимости в полупроводниковой пластине необходимо знать направление вектора в зазоре электромагнита, поэтому в соответствующих местах сердечника электромагнита сделана маркировка магнитных полюсов N и S. Кроме этого на оправе пластинки буквами Н и В указано, какой из клеммных зажимов соединен с нижним, а какой с верхним контактами на гранях полупроводниковой пластины.
Рассмотрим методику установления типа проводимости. Вначале, пользуясь полярностью зажимов микроамперметра, измеряющего холловский ток, определите знак заряда контактов Н и В. Затем по правилу левой руки найдите направление силы Лоренца, действующей на носители тока в пластине (Направление тока в пластине легко найти, зная полярность зажимов выпрямителя, создающего ток в ней). Наконец, пользуясь полученными, согласно сказанному выше, выводами и рис. 6.1, установите тип проводимости в полупроводниковой пластине.
|
|