Задание. 5.1 Проградуируйте электромагнит, т.е постройте зависимость индукции поля в зазоре электромагнита от силы тока

5.1 Проградуируйте электромагнит, т.е постройте зависимость индукции поля в зазоре электромагнита от силы тока, текущего через обмотку электромагнита.

5.2 Произведите определение геометрических параметров образца.

5.3 Постройте зависимость коэффициента Холла от индукции поля в зазоре электромагнита .

5.4 Определите удельную электропроводность образца.

5.5 Рассчитайте концентрацию и «холловскую» подвижность основных носителей заряда.

5.6 Определите выполняется ли соотношение (6) или (7).

Порядок выполнения работы

Производить выключение блока питания электромагнита, соответствующим тумблером на блоке питания электромагнита, можно только при нулевой силе тока текущего через обмотку электромагнита.

6.1 Переключатель (тумблер) измерителя магнитной индукции (далее ИМИ) «Грубо/точно» установите в положение «Грубо».

6.2 Включите ИМИ в сеть.

6.3 Щуп ИМИ установите в такую точку пространства, в которой заведомо индукции магнитного поля намного меньше уровня индукции вашего электромагнита.

6.4 Ручками установки номинала индукции добейтесь нулевых показаний нуль индикатора (микроамперметра) ИМИ.

6.5 Переключатель (тумблер) измерителя магнитной индукции (далее ИМИ) «Грубо/точно» установите в положение «Точно».

6.6 Повторите п. 6.4.

6.7 Произведите отсчет величины индукции магнитного поля в месте нахождения щупа. Для исправного прибора эти показания должны быть нулевыми во всех окошках ИМИ.

6.8 Переключатель (тумблер) измерителя магнитной индукции (далее ИМИ) «Грубо/точно» установите в положение «Грубо».

6.9 Установите щуп ИМИ в зазор электромагнита.

6.10 Повторите п.п. 6.4 – 6.8. Отсчеты величины индукции занесите в таблицу 2.

6.11 Включите в сеть блок питания электромагнита, предварительно убедившись, что ручка установки выходного напряжения находится в крайнем левом положении (против часовой стрелки до отказа).

6.12 Установите ручкой установки выходного напряжения силу тока в обмотке электромагнита, равной 0, 5 А.

6.13 Повторите п.п. 6.10 для всех значений тока электромагнита от

0, 5 А до максимального значения с дискретностью 0, 5 А, а затем с той же дискретностью вниз (до нулевого значения тока в обмотке электромагнита).

6.14 Постройте график зависимости , где - ток, текущий через обмотку электромагнита.

6.15 Удалите щуп ИМИ из зазора электромагнита. Выключите ИМИ.

6.16 Присоедините плату с образцом к коммутационной плате. Тумблер установите в положение «».

6.17 Произведите определение геометрических параметров образца (т.е. длину, ширину и толщину) с помощью оптического измерительного микроскопа. Если же образец приклеен на дополнительную плату, то геометрические параметры образца можно узнать у преподавателю.

6.18 Убедитесь, что потенциальные контакты к образцу являются «омическими».

6.19 Соберите измерительную схему согласно рис. 3.

6.20 Включите блок питания образца и установите желаемую силу тока, обычно не более 100 мА.

6.21 Включите цифровой вольтметр и присоедините его вход к выходу «Вольтметр» коммутационной платы.

6.22 Управляя движком потенциометра R1 (см. рис. 3) произведите электрическое симметрирование контактов образца.

6.23 Установите образец в зазор электромагнита.

6.24 Произведите отсчет напряжения Холла по вольтметру.

6.25 Последовательно увеличивая значения тока электромагнита от нуля до максимального значения с дискретностью 0.5 А произведите измерения напряжения Холла. Полученные результаты занесите в таблицу 2.

6.26 Ручкой установки тока электромагнита на блоке питания электромагнита доведите значение силы тока до нуля и выключите блок питания электромагнита.

6.27 Удалите образец из зазора электромагнита.

6.28 Тумблер установите в положение «».

6.29 Произведите отсчет по вольтметру падения напряжения вдоль образца между контактами, расположенными на одной грани образца.

6.30 Используя соотношение между током и напряжением согласно закону Ома, рассчитайте значение удельного электросопротивления и удельной электропроводности для данного образца.

6.31 Вычислите концентрацию и «холловскую» подвижность носителей заряда образца.

6.32 Проверьте выполнение критерия слабого поля.

6.33 Результаты экспериментов занести в таблицу 3.

Таблица 2

Экспериментальные данные по определению величины коэффициента Холла

Таблица 3

Итоговые результаты измерения свойств образца

№ образца	Величина коэффициента Холла	Концентрация носителей заряда в образце	Величина удельной электропроводности образца	Величина холловской подвижности,	Величина произведения

Контрольные вопросы

7.1 Какие магнитные поля называют слабыми в теории эффекта Холла?

7.2 Объясните знак эффекта Холла в полупроводниках с двумя типами носителей заряда.

7.3 Какую физическую информацию можно получить, исследуя эффект Холла.

Литература

1. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. " Физика полупроводников", М., " Наука", 1990.

2. Павлов Л.П. " Методы измерения параметров полупроводниковых материалов", М., " Высшая школа", 1987.

3. Лысов В.Ф. «Практикум по физике полупроводников», -М., «Просвещение», 1976, 207 с.

* W.R. Thurber, R.L. Mattis, Y.M. Liu. National Bureau of Standards Spec. Publ. 400-64, 42, May 1981.