Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Краткая теория эффекта Холла





Лабораторная работа № 14

Изучение эффекта Холла в полупроводниках

 

Цель работы: изучение эффекта Холла, определение концентрации носителей тока, изучение зависимости ЭДС Холла UН от индукции магнитного поля UН = f(B), построение картины распределения магнитного поля между полюсами электромагнита UН = f(Z).

Приборы и принадлежности: электромагнит, датчик Холла, блок питания, милливольтметр, амперметр.

Краткая теория эффекта Холла

 

 
 

Если к собственному полупроводнику приложить постоянную разность потенциалов Dj = U, то в нем возникнет упорядоченное движение зарядов: электронов и дырок (рис. 14.1).

Рис.14.1.

 

В результате через собственный полупроводник потечет постоянный электрический ток

I=n+q+v+S + n-q-v-S, (14.1)

где q+ и q- - заряды дырок и электронов, n+ и n­ - концентрации дырок и электронов, v+ и v- - дрейфовая скорость упорядоченного движения дырок и электронов соответственно, S = а×d - площадь поперечного сечения образца.

В данной работе рассматривается полупроводник р-типа (дырочная проводимость). В связи с этим силу постоянного тока можно рассчитать по формуле

I = n+q+v+ S. (14.2)

 
 

При внесении образца с током I в однородное постоянное магнитное поле с индукцией (рис.14.2) на боковых гранях образца возникает разность потенциалов UH, называемая ЭДС Холла (Hаll).

Рис.14.2.

 

Причиной ее появления является отклонение положительных зарядов (дырок) к одной из боковых граней образца под действием силы Лоренца

. (14.3)

На противоположной боковой грани возникает избыточный отрицательный заряд. В результате этого в образце возникает внутреннее электрическое поле , называемое полем Холла, напряженность которого связана с ЭДС Холла

UH = EH×a. (14.4)

 

Силы, действующие на дырки со стороны поля Холла

(14.5)

направлены противоположно силам Лоренца и препятствуют движению дырок. В результате наступает динамическое равновесие сил:



(14.6)

или

. (14.7)

Поскольку эти силы равны по величине и противоположны по направлению, то имеем

q+ЕН = q+vB

или

ЕН = vB. (14.8)

Из (14.2) находим, что

. (14.9)

Из формул (14.4), (14.8) и (14.9) получаем выражение для ЭДС Холла:

(14.10)

 

или

, (14.11)

где

(14.12)

называется постоянной Холла. Для дырок RH >0.

Для электронов RH < 0:

. (14.13)

Знак " + " или " - " постоянной Холла позволяет определить тип носителя тока. Зная постоянную Холла можно определить также концентрацию носителей тока, среднюю длину свободного пробега заряда, давление, например, электронного газа в металлах и др. Существует также ферромагнитный и квантовый эффекты Холла. Таким образом, эффект Холла имеет важное теоретическое и практическое применение в науке и технике.






Date: 2015-05-19; view: 353; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию