X-PDF

Краткая теория классического эффекта Холла

Поделиться статьей

Изучение эффекта Холла в полупроводниках

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

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

Краткая теория классического эффекта Холла

Если к собственному полупроводнику приложить постоянную разность потенциалов Dj = U, то в нем возникнет упорядоченное движение зарядов: электронов и дырок (рис. 1).

 
 

Рис.14.1.

В результате через собственный полупроводник потечет постоянный электрический ток

I=n+q+v+S + nqvS, (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 В (рис.2) на боковых гранях образца возникает разность потенциалов U H, называемая ЭДС Холла (Hаll) [1]. Причиной ее появления является отклонение положительных зарядов (дырок) к одной из боковых граней образца под действием силы Лоренца F л

 
 

Рис.14.2.

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

Представленная информация была полезной?
ДА
58.58%
НЕТ
41.42%
Проголосовало: 985

. (14.3)

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

U H = EH×a. (14.4)

Силы, действующие на дырки со стороны поля Холла

(14.5)

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

(14.6)

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

ЕН = vB. (14.7)

Из (14.2) находим, что

. (14.8)

Из формул (4), (7) и (8) получаем выражение для ЭДС Холла:

(14.9)

или

(14.10)

Эффект Холла позволяет легко определить, каков знак и концентрация носителей в исследуемом веществе (это может быть как металл, так и полупроводник). С другой стороны, линейная зависимость Э.Д.С. Холла от В широко используется для измерения напряженности магнитного поля. Реально с помощью магнитометра на основе эффекта Холла можно измерять магнитные поля с чувствительностью ~ 10 Тл при температурах от ~ 0 К до ~ 1000 К. Тесламетры Холла применяются для контроля магнитных систем электроизмерительных и электронных приборов, для измерения магнитной индукции в зазорах электродвигателей, генераторов, электромагнитных реле, для измерения и анализа постоянных, переменных и импульсных магнитных полей.


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.58%
НЕТ
41.42%
Проголосовало: 985

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет