Подставляя выражение (1) для скорости, получим

e_H = (4)

Величина R_H=1/en называется постоянной Холла. Она зависит от свойств вещества. По ее знаку можно определить знак носителей тока в образце, а по величине – их концентрацию.

Более строгий подход, учитывающий распределение носителей тока по скоростям, дает следующее выражение для постоянной Холла:

. (5)

Наряду с концентрацией носителей можно определить их подвижность. Подвижностью v₀ называется средняя скорость, которую приобретают носители тока под действием электрического поля напряженностью 1 В/м, созданного источником рабочего тока,

. (6)

Так как i=sE₀ab , а из формулы (5) 1/en=(8/3p)R_H , то подвижность носителей тока получится следующей:

(7)

где s=1/r – удельная электропроводность вещества.

Целью данной лабораторной работы является определение постоянной Холла, определение концентрации носителей тока и их подвижности.

Описание установки.В качестве объекта исследования взят датчик Холла, выпускаемый промышленностью. Он состоит из полупроводникового кристалла кремния, оборудованного двумя парами электрических контактов, расположенными в двух ортогональных плоскостях. Через одну пару контактов пропускают рабочий ток i , а с другой пары снимают холловское напряжение U_H, практически равное ЭДС Холла (4). Предпочтение полупроводниковому материалу перед металлом отдано потому, что напряжение Холла в полупроводниках значительно больше, чем в металлах в силу меньшей концентрации носителей тока n и, следовательно, измерить его технически легче.

Электрическая цепь экспериментальной установки состоит из двух гальванически не связанных частей (рис.3):

1) цепи электромагнита,

2) цепи датчика Холла.

Обмотка электромагнита состоит из двух катушек, соединенных параллельно, начало и конец каждой из которых обозначены соответствующими индексами (см. рис.3). Обмотка электромагнита питается

от источника постоянного тока ИП1 со встроенным амперметром.

Датчик Холла (ДХ) помещается между полюсами электромагнита. В электрическую цепь датчика входит источник рабочего тока ИП2 и миллиамперметр на 3 мА. Холловское напряжение измеряется цифровым универсальным вольтметром В7-40. Поскольку входное сопротивление вольтметра очень большое по сравнению с датчиком (порядка десятка МОм), показываемая им величина напряжения практически не отличается от ЭДС Холла.

Упражнение 1

Поиск по сайту: