Это старая версия документа!
Контрольные вопросы и задания
допуск к эксперименту
- В чём заключается эффект Холла?
- Какова природа носителей тока в полупроводниках?
- Как создаются полупроводники p–типа и n–типа?
- Что такое дрейфовая скорость носителей тока?
- Как определяется физическая величина, называемая «подвижность носителей тока»?
- Что такое собственная проводимость и примесная проводимость полупроводников?
- Коэффициент Холла у полупроводников на несколько порядков больше, чем у металлов. Чем это объясняется?
- Можно ли по измеренной постоянной Холла, не имея другой информации о данном образце, определить концентрацию носителей тока в примесном полупроводнике?
- Наблюдается ли эффект Холла в собственных полупроводниках?
- Зависит ли эффект Холла от температуры?
- Можно ли с помощью датчика Холла измерить магнитное поля Земли? Чувствительность датчиков Холла $\approx 0,1 \frac{В}{Тл}.$
- Почему для измерения эффекта Холла используется измерение ЭДС Холла, а не тока?
Задание
- Соберите схему задав направление тока через образец (выводы 1, 2) и направление магнитного поля, по знаку ЭДС Холла (выводы 3, 4) определите тип проводимости полупроводника. Изменив направление тока или положение образца, убедитесь, что $U_{34} > U_{доп} $ и Ваш вывод верен.
- Запишите зависимость $U_{34}(I)$ при различных (не менее трех) значениях магнитного поля и для остаточного магнитного поля (ток через катушки электромагнита равен нулю). Постройте графики зависимости $U_{34}(I),$ отделив $U_{34}$ от $U_{доп}$ во всех измерениях.
- Используя полученные графики и уравнение для $U_H$, определите концентрацию носителей заряда.
- Рассчитайте подвижность $\mu$ носителей заряда, определив предварительно $\sigma$ по одной из формул: $$j=\sigma E, \ \ \ \ \sigma =\frac{1}{\rho } =\frac{l}{RS}.$$
- Укажите источник ошибок и оцените их величину.
- Сравните полученные результаты с табличными (табл. 1, с. 11) и определите материал изучаемого полупроводника.
Дополнительные вопросы
- Предложите методы измерения магнитного поля.
- Оцените влияние остаточной намагниченности сердечника электромагнита на результаты эксперимента.
- Получите выражение для подвижности \textit{u,} если известно среднее время между соударениями носителей заряда.
Содержание отчёта
Отчёт должен содержать следующие измеренные данные и результаты их обработки и анализа:
- тип проводимости полупроводника;
- графики зависимости напряжения $U_{34}$ от тока $I$ через образец при различных направлениях тока и различных положениях образца;
- из полученных данных $U_{34}(I),$ используя соотношение для связи напряжений, постройте зависимость $U_{H}(I);$
- график зависимости $U_{H} (Р)$ от магнитного поля при постоянном токе;
- значение концентрации носителей заряда;
- значение подвижности носителей заряда;
- оцените ошибки измерений, сравните полученное значение подвижности с табличным и определите материал образца.
Библиографический список
- Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С. Г., Физика полупроводников. М.: Наука, 1990.
- Левинштейн М.Е., Симин Г.С., Барьеры. М.: Наука, 1987.
- Киттель Ч., Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978.
- Сивухин Д.В., Общий курс физики. Т. 3: Электричество. М: Наука, 2002.
- Князев Б.А., Черкасский В. С., Начала обработки экспериментальных данных. Новосибирск: НГУ, 2004.
- Батурина Т.И., Физика полупроводников. Учеб.-метод. пособие. Новосибирск: НГУ, 2000.