Экспериментальная установка .

Рис. 2.

Принципиальная схема установки приведена на рис.2. Электромагнит (ЭМ) с помещенной в его зазоре полупроводниковой пластинкой ПЛ размещен на отдельной панели, где закреплены клеммы 1 - 2, 3 - 4, 5 - 6, к которым подключены выводы обмотки электромагнита и две пары выводов от полупроводниковой пластинки. Там же размещены два сопротивления R₁ и R₂ для ограничения тока электромагнита и продольного тока через полупроводниковый образец. Цепь питания электромагнита подключается через переключатель П₁ к клеммам 1 - 2. Она содержит источник постоянного тока Б₁, ключ К₁, миллиамперметр mА₁ и реостат R₃ для регулировки тока. Переключатель П₁ служит для изменения направления тока в обмотке электромагнита, что дает возможность менять направление магнитного поля. Цепь для создания продольного тока подключается к клеммам 3 - 4. Продольный ток регулируется реостатом R₄ и измеряется миллиамперметром mA₂.

К клеммам 5 - 6 подключается цифровой вольтметр для измерения поперечной разности потенциалов U_х.

Измерения.

1. С помощью реостата R₄ установить заданное преподавателем значение продольного тока через полупроводниковый образец I₀.

2. С помощью реостата R₃ установить заданное значение тока через электромагнит Iэм.

3. Записать показания цифрового вольтметра - U₁.

4. Не меняя величины продольного тока I₀, тока электромагнита -Iэм, изменить с помощью переключателя П₂ на панели направление тока в электромагните на противоположное. Это приведет к изменению направления магнитного поля и к смене полярности напряжения Холла. Записать показания цифрового вольтметра - U₂.

5. Напряжение Холла вычисляется как Uх = (U₁+U₂)/2, этот метод диктуется необходимостью исключить начальное напряжение между контактами М и N, возникающее при прохождении продольного тока из-за того, что эти контакты практически не находятся на одной эквипотенциальной поверхности.

6. Изменить величину продольного тока I₀, и тока электромагнита Iэм (значения указываются преподавателем). Разность потенциалов U₁ и U₂ измерить для разных направлений тока через электромагнит.

7. Определить постоянную Холла и концентрацию носителей зарядов для германия с электронной проводимостью по формулам:

Экспериментальная установка . - student2.ru

где толщина пластинки германия а = 0.20+0.02 мм.

8. Оценить ошибку измерения.

Студентам рекомендуется следующий порядок записи результатов работы:

1. Записать геометрические размеры образца и составить таблицу: порядковый номер измерения, ток через катушку Iэм и соответствующее значение магнитной индукции В из градуировочного графика.

2. Записать ток I0 через образец, оформить таблицу измерений в виде:

№ п\п

I_эм, мА

В, мТл

I₀, мА

U₁, мВ

U₂, мВ

U_x, мВ

R, м³/Кл

n, м^-3

Контpольные вопросы.

1. Записать формулу для силы Лоренца в векторной форме, объяснить, как определить направление ее действия.

2. В чем заключается эффект Холла?

3. Как объяснить эффект Холла?

4. Как, используя эффект Холла, можно определить тип носителей электрических зарядов в проводящем образце?

5. Как рассчитать подвижность носителей тока в образце, зная сопротивление образца?

Список рекомендуемой литературы

1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1989, Т. 2. 496 с.; Т. 3, 304 с.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высш. шк. 1989, 607 с.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк. 1985, 380 с.

4. Лабораторный практикум по физике: Учебное пособие для студентов ВТУЗов/ Алексеев Б.Ф., Барсуков К.А., Войцеховская И.А. и др.; Под ред. К.А. Барсукова и Ю.И. Уханова. М.: Высш. шк., 1988, 351с.

Оглавление

ЭЛЕМЕНТЫ ЗОННОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ……………………………3

I. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ….………….3

II. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ……………………………………..…4

III. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ……………………………12

IV. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ….15

V. P – N ПЕРЕХОД…………………………………………….........................18

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ…………………….22

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.6………………………………………………..23

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.7………………………………………………..25

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.8………………………………………………..32

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.9……………………………………………......37