И вывод расчетных формул

В настоящей работе эффект Холла изучается на пластине, изготовленной из селена, относящегося к полупроводникам. Схема лабораторной установки представлена на рис. 6.2.

Рис. 6.2.

Для создания тока в полупроводнике и питания обмотки электромагнита используются два выпрямителя.

Ток I в полупроводниковой пластине регулируется резистором R и измеряется миллиамперметром. Для измерения холловского тока I _н используется микроамперметр.

Все приборы смонтированы на панели.

Величина индукции магнитного поля В в зазоре электромагнита определяется из градуировочного графика по силе тока I _эм. Эта сила тока измеряется амперметром, расположенным на передней панели выпрямителя, питающего электромагнит.

Из выражения (6.3) постоянная Холла

или, с учетом j ₂ – j ₁= _н,

_н b / IB.                                     (6.5)

Толщина пластины b указана на ее оправе.

ЭДС Холла, измеряемая разностью потенциалов между гранями пластины, по закону Ома для полной цепи

_н = I _н(r+r _мкА),                                 (6.6)

где r – сопротивление  участка  полупроводника между точками   1  и 2

      (см. рис. 6.1). Его значение также указано на оправе пластинки;

r _мкА – сопротивление микроамперметра, измеряющего ток I _н Холла.

           Значение r _мкА приведено на шкале прибора.

Из соотношения (6.4) получим для концентрации n носителей тока в полупроводнике выражение

.                                     (6.7)

Переходя  к определению типа проводимости в полупроводниковой пластине, следует помнить, что в полупроводниках возможна проводимость двух типов: электронная и дырочная. Электронная проводимость обусловлена перемещением электронов, потерявших связь с атомами и ставших свободными. На освободившиеся места (так называемые положительные «дырки») могут перескакивать электроны из соседних атомов, результатом чего будет перемещение дырок по кристаллу полупроводника (дырочная проводимость). Введением соответствующих примесей в полупроводник можно добиться значительного преобладания электронной или дырочной проводимости. Такая проводимость полупроводника называется примесной.

Для установления типа проводимости в полупроводниковой пластине необходимо знать направление вектора в зазоре электромагнита, поэтому в соответствующих местах сердечника электромагнита сделана маркировка магнитных полюсов N и S. Кроме этого на оправе пластинки буквами Н и В указано, какой из клеммных зажимов соединен с нижним, а какой с верхним контактами на гранях полупроводниковой пластины.

Рассмотрим методику установления типа проводимости. Вначале, пользуясь полярностью зажимов микроамперметра, измеряющего холловский ток, определите знак заряда контактов Н и В. Затем по правилу левой руки найдите направление силы Лоренца, действующей на носители тока в пластине (Направление тока в пластине легко найти, зная полярность зажимов выпрямителя, создающего ток в ней). Наконец, пользуясь полученными, согласно сказанному выше, выводами и рис. 6.1, установите тип проводимости в полупроводниковой пластине.