WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

LABOLATORIUM FIZYCZNE

Grupa szkoleniowa IG-14d Podgr. 3 mgr inż. Paweł Marć

Stańdo Łukasz

.............................. ..............................

(ocena przygot. (ocena końcowa)

do ćwiczenia)

SPRAWOZDANIE

z

PRACY LABOLATORYJNEJ Nr 25

BADANIE ZJAWISKA HALLA

WSTĘP

Zjawisko Halla polega na powstawaniu poprzecznej różnicy potencjałów na płytce półprzewodnika lub metalu, przez którą przepływa prąd elektryczny, jeżeli jest ona umieszczona w polu magnetycznym prostopadłym do kierunku przepływu prądu. W przewodzeniu prądu biorą udział elektrony. Na poruszające się z prędkością v elektrony, w polu magnetycznym o indukcji B działa siła Lorentza:
prostopadła do obu powyższych wektorów. W przypadku gdy wektor prędkości v elektronów jest prostopadły do wektora indukcji B możemy napisać :
. W warunkach równowagi poprzeczne pole elektryczne E_H wywołane zjawiskiem Halla ,będzie działało na elektrony siłą eE_H, równą co do wartości sile Lorentza, przeciwdziałając dalszemu odchylaniu elektronów. A więc zachodzi wówczas równość : eE_H=evB. Ponieważ gęstość prądu płynącego przez płytkę wynosi j=env (n- koncentracja elektronów), po przekształceniu i podstawieniu otrzymamy :
, gdzie R- stała Halla. Przeprowadzając doświadczenie mierzymy nie poprzeczne pole elektryczne E_H, gęstość zasilającego prądu j, lecz poprzeczną różnicę potencjałów ( tzn. napięcie Halla U_H) oraz natężenie zasilającego prądu I. Stosując oznaczenia opisujące geometrię próbki możemy zapisać zależność:

OBLICZENIA

U_H= -0,0465 V

U_H= -0,473 mV

U_H= -2,408 mV

B= 0,36T

e= 1.602*10^-19 C

I= 3,2 mA

n
3,09*10²⁰

n
1,52*10²⁴

n
0,75*10²²

V= U_3-5

U_3-5= 6,0915 V

= 0,848

U_3-5= 0,006453 V

= 8,144

U_3-5= 0,0025905 V

= 103,208

5. Rachunek błędów

ΔI = 0,000175 A = 0,175 mA

ΔU_H = 0,000001 V = 0,001 mV

ΔU_3-5 = 0,01 mV

Δd = 0,00005 m

ΔB = 0,018 T

Δl = 0,0004 m

Δb = 0,0001 m

-błąd bezwzględny koncentracji

-błąd względny koncentracji

-błąd bezwzględny ruchliwości

-błąd względny ruchliwości

Δd = 0,000001 m

ΔB = 0,018 T

Δl = 0,0004 m

Δb = 0,0001 m

-błąd bezwzględny koncentracji

-błąd względny koncentracji

-błąd bezwzględny ruchliwości

-błąd względny ruchliwości

Δd = 0,00004 m

ΔB = 0,018 T

Δl = 0,0004 m

Δb = 0,0001 m

-błąd bezwzględny koncentracji

-błąd względny koncentracji

-błąd bezwzględny ruchliwości

-błąd względny ruchliwości

WNIOSKI I OCENA OTRZYMANYCH REZULTATÓW

Wyniki rezultatów ( znak wyliczonych napięć Halla dla badanych próbek ) określają, z jakim rodzajem przewodnictwa mamy do czynienia. Dla kolejnych próbek jest to :

- dla Ge przewodnictwo elektronowe U_H= -0,0465 V

- dla HgCdTe przewodnictwo elektronowe U_H= -0,473 mV

- dla InSb przewodnictwo elektronowe U_H= -2,408 mV

Koncentracje najmniejszą ma InSb a ruchliwość jest najmniejsza dla Ge.

Największą koncentracje nośników mamy w przypadku HgCdTe, za to największą ruchliwością odznacza się InSb.

Największy błąd względny otrzymujemy dla HgCdTe - jest to spowodowane największym błędem przy określaniu grubości próbki przewodnika. Błąd w wyznaczaniu grubości wynosi 0.1 mm, natomiast grubość tej próbki została określona na 0.1 mm. Błąd względny jest równy w tym przypadku 100 %, dla próbki InSb - 25 %, a dla Ge - 20 %.

Pracę wykonał: ......................................................... dnia 5.06.2004r.

(podpis)

Uwagi prowadzącego ćwiczenia:

5