ЧИПС, филиал УрГУПС

Кафедра ЕНД

Работа 45

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ

Студенты

Группа

Преподаватель

Дата

Челябинск

Цель работы: определить концентрацию и скорость дрейфа носителей заряда в полупроводнике с помощью эффекта Холла.

Оборудование: электромагнит, пластинка полупроводника, электронный блок с милливольтметром и миллиамперметром.

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Классическая электронная теория электропроводности предполагает, что в проводниках есть свободные электроны, которые ведут себя подобно идеальному газу. Но расчетная проводимость оказывается на один-два порядка меньше экспериментальных значений. Объяснение дано в зонной теории твердых тел. Только малая часть валентных электронов с энергией вблизи уровня Ферми переносит электрический ток. Кроме того, возможен еще один тип носителей зарядов – ……………, о которых не знает классическая теория.

Для изучения вида и знака носителей заряда в твердых телах можно применить эффект Холла. Он состоит …

Причиной этого является действие силы Лоренца F=…………. на движущиеся в магнитном поле заряды. Пусть по образцу в форме прямоугольной пластинки течет ток. Если носители заряда положительные, то под действием силы Лоренца они отклонятся на ……………грань пластинки. Накопление зарядов на гранях прекратится и наступит равновесие, когда сила Лоренца будет уравновешена ………

ЭДС Холла равна разности потенциалов между боковыми гранями и равна:

Исключив скорость дрейфа зарядов через измеряемую силу тока через пластинку V=…………….., можно получить формулу для ЭДС Холла:

по которой можно определить концентрацию носителей зарядов.

Экспериментальное изучение эффекта Холла производится на пластинке полупроводника, помещенной в зазор электромагнита. Силу тока и ЭДС Холла определяют по индикаторам цифровых милливольтметра и миллиамперметра электронного блока. Индукцию магнитного поля рассчитывают по силе тока катушки электромагнита: B= 2,21 J_магн.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Пример расчета концентрации зарядов:

=

Расчет среднего значения концентрации зарядов:

< n >=

Оценка случайной погрешности измерения концентрации зарядов:

=

Расчет скорости дрейфа носителей зарядов в одном из опытов

=

Выводы.

ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ