Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений
1 Подготовить установку к измерениям: включить установку выключателем «СЕТЬ» на задней панели устройства измерительного, выждать 5 минут (прогрев установки). Должны высветиться индикаторы, указывающие величину напряжения и тока. 2 Задать по указанию преподавателя ток электромагнита, I э.м. (например I э.м. = 2 мА). Вычислить индукцию магнитного поля в зазоре электромагнита по формуле: В (в мТл) = 2,88 I э.м. (в мА). 3 Измерить не менее 10 раз э.д.с. Холла при различных значениях управляющего тока в диапазоне 0 – 10 мА. Данные (Δ φ;1) занести в таблицу 1. 4 Провести измерения с противоположным направлением тока. Данные Δ φ;2 занести в таблицу. Вычислить среднее значение холловской разности потенциалов Δ φ; по формуле (6).
Таблица 1 - Зависимость холловской разности потенциалов от величины управляющего тока
5 Повторить измерения для двух других значений В (например, I упр2 = 5 мA, I упр3 = 8 мA), заполнив две другие таблицы, аналогичные приведенной выше. 6 Построить график для трех значений индукции магнитного поля. 7 Рассчитать постоянную Холла, используя формулу (3)
, (9)
где a – угол наклона графика зависимости Δ φ;(Iупр). Найти среднее значение постоянной Холла R сред. 8 Рассчитать погрешность определения постоянной Холла по формуле:
,
где Δ φ;пр – приборная погрешность определения холловской разности потенциалов (Δ φ; = 0,1 В), Δ В, Δ I упр, Δ d - погрешности определения индукции магнитного поля, управляющего тока и ширины образца (Δ В = 0,5 мТл, Δ I упр = 0,1 мА, Δ d = 0,01 мм); Δ φ;max и Δ φ;min, В max и B min – максимальные и минимальные значения холловской разности потенциалов и индукции магнитного поля, полученные при минимальном и максимальном использовавшемся при проведении эксперимента управляющем токе и токе электромагнита соответственно. 9 По формуле (4) вычислить концентрацию носителей заряда в полупроводнике, приняв А = 1,17 для используемого полупроводника. 10 По формуле
оценить погрешность определения концентрации носителей тока в полупроводниковом кристалле.
Контрольные вопросы
1 В чем заключается сущность эффекта Холла? 2 От чего зависит постоянная Холла? 3 С какой целью в эксперименте мы меняем направление тока в образце и повторяем измерения? 4 Как определить знак носителей тока в полупроводнике? 5 Почему в качестве датчиков Холла используются полупроводниковые, а не металлические материалы?
Список рекомендуемой литературы
1 Трофимова, Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов. - 11-е изд., стер. / Т.И. Трофимова. - М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 558 с. 2 Детлаф, А.А. Курс физики: учеб. пособие для студ. втузов. - 6-е изд., стер. / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. - М.: Изд. центр «Академия», 2007. – 719 с. 3 Савельев, И.В. Курс физики: учеб. пособие: В 3-х т. Т. 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. / И.В. Савельев. - М.: Наука, 1987. – 320 с. 4 Грабовский, Р.И. Курс физики: учеб. пособие. – 10-е изд., стер / Р.И. Грабовский. - СПб.: Изд-во «Лань», 2007. – 607 с.
|