Главная | Обратная связь

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА

Цель работы: измерить ЭДС Холла; вычислить коэффициент Холла, концентрацию, скорость и подвижность носителей тока.

Теория метода

Эффект Холла обычно наблюдают в пластине с током, которая помещена во внешнее магнитное поле перпендикулярно силовым линиям (рис. 1). На каждый носитель тока, движущийся в пластине, в постоянном магнитном поле, действует сила Лоренца:

,

где q - величина заряда, - скорость носителя тока, - вектор магнитной индукции. Поэтому в верхней части пластинки создаётся повышенная, а в нижней части - пониженная концентрация носителей заряда. Между электродами х – х устанавливается раз­ность потенциалов, которую называют ЭДС Холла.

Количественная теория эффекта Холла дает зависимость . Коэффициент Холла R (не следует путать с сопротив­лением) определяется величиной заряда q и концентрацией n₀ носителей тока в материале пластинки: . Носи­тели тока имеют заряд Кл. Таким образом, экспе­рименты по исследованию эффекта Холла позволяют определить концентрацию носителей n₀. Эффект Холла ярче проявляется в полупроводниках, чем в металлах, потому что концентрация но­сителей заряда в полупроводниках значительно ниже. Тогда ско­рость направленного движения носителей заряда под действием элек­трического поля находят из представлений электронной теории, используя формулу для плотности тока (А/м²). Плотность тока вычисляют через силу тока и площадь поперечного сечения пластинки .

Скорость носителей заряда увеличивает­ся с ростом силы тока и не явля­ется константой, характеризую­щей носители конкретного про­водника. Носители тока характе­ризуются подвижностью - от­ношением скорости носителя к напряженности поля движуще­гося носители: . Подвиж­ность выражается в (м с^-1)/(В м^-1). Напряженность поля в пластинке определяют как отношение на­пряжения U между концами пла­стинки к ее длине l: E = U/l.