Лабораторная работа № 11. Тема: Исследование свойств полупроводников методом эффекта Холла.

Лабораторная работа № 11.

Тема: Исследование свойств полупроводников методом эффекта Холла.

Цель: исследовать свойства полупроводников.

Оборудование: исследуемый полупроводник, зонд для определения напряжения Холла, зонд для измерения удельного сопротивления.

Методы измерения и описание установки:

Схема измерения удельного сопротивления образца и холловской разности потенциалов изображена на рис.1.

Рис. 1

Здесь Зр. - исследуемый образец; 1 - зонд для измерения холловского напряжения; 2 - зонд для измерения удельного сопротивления. Образцы, на которых проводятся измерения, имеют форму параллелепипеда и закреплены на специальном держателе.

Зонды для измерения удельного сопротивления и холловского напряжения припаивают к образцу припоем, подобранным так, чтобы уменьшить переходное сопротивление. Но, чтобы практически исключить его влияние, падение напряжения между зондами надо измерять методом компенсации. Для этого используется потенциометр ППТВ-1.

При экспериментальном исследовании, эффекта Холла необходимо учесть, что при изменении направления тока поперечная разность потенциалов также должна менять знак. Это обстоятельство позволяет легко отличить сам эффект Холла от других эффектов, когда при изменении направления поля знак поперечной разности потенциалов не меняется. При измерении поперечной (холловской) разности потенциалов необходимо чтобы зонды 1 - 1 были размещены в одной эквипотенциальной плоскости. Однако при проведении эксперимента практически невозможно установить измерительные зонды так, чтобы они были размещены строго в эквипотенциальной плоскости. Поэтому проведя измерения, кроме холловской разности потенциалов , получим также падение напряжения на сопротивлении материала проводника между зондами . Особенно ощутима эта величина при исследовании полупроводников, удельное сопротивление которых значительно больше, чем у металлов. В связи с этим для исключения возможной ошибки, необходимо всегда проводить измерения при двух противоположных направлениях протекания тока. Если при прямом протекании тока измерения дают значение

,   (1)

а при обратном протекании тока

,   (2)

где  - все остальные падения напряжения, то по формулам (1) и (2) получим выражение

  (3)

в котором все побочные эффекты исключаются.

Таким образом, в работе необходимо:

1. Определить удельное сопротивление полупроводника (ρ).

2. Измерить холловскую разность потенциалов, изменяя направления тока. Для расчета использовать формулу (3).

3. Рассчитать: постоянную Холла, концентрацию носителей заряда, подвижность носителей тока данного полупроводникового материала.

4. Результаты занести в таблицу, сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Объяснить физическую суть эффекта Холла.

2. Какие величины можно определить, зная константу Холла?

3. От чего зависит холловская разность потенциалов? Сравнить ее для металлов и полупроводников.

4. Как зависит холловская разность потенциалов от взаимного направления электрического тока в образце и индукции магнитного поля?

Скачано с www.znanio.ru