Обробка результатів вимірювань

1. Будуємо графіки сімейства вхідних характеристик І_б=f(U_еб) відповідно до Таблиці 1. На графіках знаходимо границі лінійної залежності І_б та U_еб і за формулою (1) знаходимо вхідний опір транзистора R₁.

2. Будуємо графіки сімейства вихідних характеристик І_к=f(U_еk) відповідно до Таблиці 1. На графіках знаходимо границі лінійної залежності І_к та U_еk (на дільниці росту І_к) і за формулою (2) знаходимо вихідний опір транзистора R₂. Узяти точку в середині дільниці лінійної залежності (дільниці насичення колекторного струму) із координатами І_к ^* і U_еk* і за формулою (3) визначити коефіцієнт підсилення транзистора b по струму .

3. За формулою (4) визначаємо коефіцієнт підсилення транзистора К по

напрузі.

4. Проаналізуйте одержані результати і висновки запишіть до протоколу.

Контрольні питання

1. Що являють собою транзистори?

2. Яку роль відіграють емітер, база й колектор у транзисторі?

3. З якою метою базу роблять тонкою?

4. Які носії струму є основними та неосновними в емітері, базі та

колекторі?

5. Для яких носіїв струму колекторний перехід умикається у зворотному

напрямкові?

6. Як знаходяться вхідний та вихідний опори транзистора?

7. Як знаходиться коефіцієнт підсилення транзистора b по струму?

8. Як знаходиться коефіцієнт підсилення транзистора К по напрузі?

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТА ХОЛЛА У НАПІВПРОВІДНИКУ

Мета роботи

визначити сталу Холла, знак заряду, концентрацію та рухливість носіїв струму в напівпровіднику.

Прилади та обладнання

тороїдальний електромагніт з радіальним розрізом, напівпровідникова пластинка розмірами: , , , джерело постійного струму В₁, дільник напруги R₁, вольтметр, міліамперметр, магазин опорів R₂, випрямляч напруги В₂ та потенціометр типу ПП.

Коротка теорія

Нехай металевий провідник чи напівпровідник у формі паралелепіпеда довжини L, ширини b та висотою d знаходиться в магнітному полі з індукцією (див. малюнок). До провідника прикладена напруга U, що створює в ньому напруженість поля та струм І. Ефект Холла полягає у тому, що при протіканні струму І через провідник, між верхньою та нижньою гранями створюється напруга U_^, яку називають поперечною або холлівською. Холл дослідним шляхом установив залежність величини U_^ від густини струму та індукції В

U_^ = R_xjBd, (1)

де величина R_x ¾ стала Холла.

Для розгляду ефекту Холла на основі електронної теорії провідності, покладемо, що носіями струму є електрони із зарядом q, які рухаються із середньою швидкістю направленого руху V і мають концентрацію n. При протіканні струму І через провідник, носії струму q під дією сили Лоренця рухаються по колу у напрямку до нижньої основи. Накопичення заряду на нижній основі створює поперечне електричне поле . В рівноважному стані рівнодійна поперечних сил, що діють на заряд q дорівнює нулю, тобто і тому . При цьому поперечна напруга, яку створює поле , дорівнює

. (2)

Підставивши в одерж аний вираз значення V = j/qn маємо

. (3)

Порівнюючи вирази (1) та (3) одержимо вираз для сталої Холла

. (4)

Густину струму j=nqV можна записати через рухливість u=V/E у вигляді j=nquE. Зважаючи на диференціальний закон Ома , де r - питомий опір провідника, можна знайти вираз для рухливості носіїв струму

. (5)

У нашому досліді питомий опір можна знайти з того, що прикладена напруга до провідника U створює струм І, а тому R=U/І. З іншого боку, R=rL/(bd) і тоді

. (6)

Після підстановки (6) в (5) одержимо

. (7)

На Рис.1 показана полярність напруги Холла, якщо носіями струму є електрони ( пластинка з металу або n-напівпровідника). Якщо пластинка виготовлена з р-напівпровідника, то носіями струму будуть дірки й полярність напруги Холла зміниться на протилежну. Доведіть, що це саме так самостійно.