Физико-химические основы РЭС. Методическое пособие - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

где j – плотность тока; R
H
– постоянная Холла; В – напряженность магнитного поля.
Поскольку в эксперименте измеряется разность потенциалов и ток, а не напряженность электриче-
ского поля и плотность тока, то выражение (8.1) удобнее представить в виде
U
H
= R
H
I B / d, (8.2)
где U
H
– холловская разность потенциалов (ЭДС Холла); I – ток; d – толщина образца.
Постоянная Холла связана с параметрами полупроводника
2
22
)(
np
np
H
npe
np
e
r
R
µ+µ
µ−µ
=
, (8.3)
где r – константа (в нашем случае r = 1,18); e – заряд электрона; р и n – концентрация дырок и электронов;
p
µ и
n
µ – подвижность дырок и электронов.
В случае носителей заряда одного знака (примесный полупроводник в ионизированном состоянии)
выражение можно упростить для:
электронов
ne
rR
H
1
−= ; (8.4)
дырок
pe
rR
H
1
=
. (8.5)
Из этих выражений можно определить концентрацию носителей заряда, а зная электропроводность
полупроводника, и их подвижность
σ=µ
H
R
. (8.6)
Тип носителей можно определить с помощью рис. 8.1.
Если размещение зарядов на боковых поверхностях полупроводника соответствует рисунку, значит
носители – электроны, если не соответствуют, значит – дырки.
Порядок выполнения работы
1 Изучить схему установки (рис. 8.2). Измерение эффекта Холла производится компенсационным
методом. Эффект Холла исследуется в постоянном магнитном поле при постоянном токе, текущем че-
рез образец. К образцу присоединены две пары электродов, одна из которых служит для подведения к
нему тока, а другая является зондами измерения ЭДС Холла U
H
.
2 Включить питание установки. Поскольку боковые зонды на образце расположены не строго на
одной эквипотенциальной поверхности, необходимо провести измерения поправки, т.е. зависимости
напряжения на зондах от тока без магнитного поля U
n
. Данные занести в табл. 8.1. Измерения повторить
трижды.
3 Включить питание электромагнита и повторить измерения в магнитном поле. При этом будет
измерена суммарная разность потенциалов, представляющая сумму напряжения Холла и поправки U
0
.
Найти напряжение Холла с учетом знака поправки. Измерения повторить трижды. Результаты занести в
табл. 8.1.
8.1 Измерения ЭДС Холла
№ п/п I,
мА
U
n1
U
n2
U
n3
U
n2
, мВ U
01
U
02
U
03
U
0
,
мВ
U
H
, мВ
4 Изменить полярность тока и сменить полярность гальванометра, повторить измерения (пункты 2
и 3).
5 Для каждого значения тока I рассчитать среднее значение ЭДС Холла и его рассеяние. Построить
графики зависимости U
H
= f (I).
6 Методом наименьших квадратов определить постоянную Холла, рассчитать концентрацию носи-
телей заряда, подвижность носителей и определить тип полупроводника.

Страницы