Порядок выполнения работы. Задача 1. Определение постоянной Холла, концентрации и подвижности носителей заряда в монокристалле германия n-типа (n-Ge)

Задача 1. Определение постоянной Холла, концентрации и подвижности носителей заряда в монокристалле германия n -типа (n - Ge)

Работа может выполняться как на установке, описанной выше, так и на установке, смонтированной на стенде. В этом случае электромагнит расположен на отдельном столе и имеет мощный источник питания, а измерительные приборы и элементы управления смонтированы на стенде, закреплённом на лабораторном столе. Перед началом работы необходимо включить компьютер и загрузить программу измерений. Для этого необходимо на рабочем столе включённого компьютера щёлкнутьмышкойпоярлыкупрограммы Работа №35. После загрузки программы на экране монитора появится лицевая панель виртуального прибора (см.рис.3.5). При проведении измерений следует придерживаться рекомендуемого порядка работы, представленного на лицевой панели виртуального прибора.

1.Необходимость измерения холловской разности потенциалов при различных направлениях тока в электромагните вызвана тем, что между выходными контактами 2-2 датчика имеется некоторая дополнительная разность потенциалов . Величина в основном обусловлена недостаточно симметричным расположением контактов и зависит от величины тока I, текущего через датчик. Измерительный прибор показывает разность потенциалов . При изменении направления тока в электромагните и, следовательно, направления магнитного поля холловская разность потенциалов U в отличие от меняет знак. Разность потенциалов становится равной . Если рассчитать U по формуле

, (3.13 )

то ошибка, вносимая неэквипотенциальностью контактов 2-2, исключается. Поскольку для полупроводникового датчика в данных условиях , то величина отрицательная, поэтому для ее измерения необходимо изменить полярность входного сигнала. Холловскую разность потенциалов при этом можно рассчитать по формуле

. (3.14)

2. Найти средние значения холловской разности потенциалов, соответствующие разным значениям силы тока в датчике, по формуле (3.14). Внести эти значения в табл.П.3.1.

3. Построить график зависимости U от силы тока I, аппроксимируя

экспериментальные точки прямой линией (рис. 3.6). По графику определить величину tga. Из формулы (3.5) следует, что . Используя значения B и d, указанные в паспорте установки, вычислить постоянную Холла R.

Относительную систематическую погрешность измерения R вычислить по формуле

(3.15)

и указаны в паспорте установки, а и определяются по классу точности соответствующих приборов, <U> и <I> определяются как средние арифметические из всех полученных значений. Абсолютная погрешность . Случайная погрешность не определяется, так как она много меньше систематической.

4. По формуле (3.9) рассчитать концентрацию, а по формуле (3.13) – подвижность носителей заряда в n -германии (значение удельной электрической проводимости приведено в паспорте установки).