Лабораториялық жұмыс Физика кафедрасының 20 ж
ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРДЕГІ ХОЛЛ ЭФФЕКТІСІН ОҚЫП ҮЙРЕНУ
жүктеу/скачать 2,1 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- К і р і с п е
| ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРДЕГІ ХОЛЛ ЭФФЕКТІСІН ОҚЫП ҮЙРЕНУ.
МАҚСАТЫ: Холл эффектісімен танысу, Холл тұрақтысын және жартылай өткізгіштердегі электрондық тасымалдаушылардың концентрациясын анықтау. ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР: реттеуіші бар “0... 15” тұрақты кернеу көзі “+15 В” тұрақты кернеу көзі, “Холл эффектісі”, мультиметрлер. К і р і с п е Холл эффектісі— магнит өрісіне орналасқан ток тығыздығы өткізгіште (немесе жартылай өткізгіште) және векторларына перпендикуляр бағытта кернеудің пайда болуы (1-сурет ). Бұл эффектіні 1879 жылы американ физигі Э.Г.Холл ашқан, ол кернеу үшін келесі өрнекті анықтады:
Мұндағы R- пропорционалдық коэффициент (Холл коэффициенті), оның шамасы мен таңбасы өткізгіштің химиялық құрамына, температурасына және ток тасымалдаушылардың зарядына тәуелді; I – үлгідегі ток күші; B – магнит өрісінің индукциясы; d- үлгінің қалыңдығы. Холл эффектісінің қарапайым теориясын қарастырайық. Ток тасымалдаушылар – электрондар ( мысалы металдар мен n- типті жартылай өткізгіштерде) болсын. Үлгіден – тығыздықпен ток өткенде электрондар -- дрейфтік жылдамдыққа йе болады.Егер тогы бар өткізгіш магнит өрісінде орналасса , онда электрондарға өсі бағытында зарядтардың таралуын тудыратын Лоренц күші әсер етеді.(1- сур қара)
Э лектрондар қабырғалардың қарсы жақ бетіне теңгерілмеген оң заряд қалдыра отырып, екінші жаққа қарай ауысы бастайды .Нәтижесінде осінің бойында Лоренц күшіне қарама-қарсы бағытталған электронға күшпен әсер ететін электр өрісі пайда болады. Статционар күйге 1-сурет. Холл эффектісі.
Шарты сәйкес келеді, себебі берілген жағдайда . (3) теңдеуден Холл өрісінің кернеулігін
Және 1 мен 2қабырғалардың арасында потенциялдар айырмасын
анықтаймыз.(холл кернеуі), мұндағы b - Холл өрісінің бағытының бойымен есептегенде үлгінің өлшемі. Электрондардың жылдамдығын жылдамдығын ток күші арқылы
Формулалардың көмегімен өрнектейміз, мұндағы n-үлгідегі өткізгіш электрондардың концентратциясы. Холл кернеуі (5) теңлеуге сәйкес (6) формуланы ескеріп келесі түрде жазылады.
Холл коэффициентін (м3/Кл) (1) және (7) теңдеулерді салыстыру арқылы аламыз:
Ток тасмалдаушылардың кристалдық тормен өзара әсерлесуін қарастыратын толығырақ теорияда
Холл тұрақтысын анықтайды, мұндағы r- Холл-фактор, оның шамасы және ьагнит өрісіне, температураға және үлгінің мптериалдық қасиеттеріне байланысты. Бөлме температурасында әлсіз германий үшін . (8) формуладан, Холл коэффициентінің мәні ток тасмалдаушылардың таңбасына қарай анықталады. Металдар мен n-типті артылай өткізгіштер үшін, ал кемтіктік өткізгіштіктегі жартылай өткізгіштер (p-типті) үшін R>0. жүктеу/скачать 2,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|