Курсова робота на тему: «ЕФЕКТ ХОЛА»

Зміст

Вступ    3

Загальні відомості    4

Пояснення ефекту Хола за допомогою електронної теорії    7

Ефект Хола в напівпровідниках    10

Ефект Хола на інерційних електронах в напівпровідниках    12

Датчик ЕРС Холла    15

Вимірювання ефекту Холла    16

Проведення розрахунків…………………………………………………………18

Висновки    19

Список використаних джерел    19

 

 

    Вступ

В даній курсовій роботі розглядається ефект Холла, принцип його дії та застосування в різних галузях фізики.

Дана тема є досить актуальною тому, щосаме на принципі ефекту Холла побудовано багато різноманітних приладів які широко і прогресивно застосовуються у різних технічних галузях. Наприклад, лічильники Холла можуть застосовуватись для вимірювання сили струму в межах від 250 мА до тисячі Ампер. Найважливішою особливістю цих приладів є повна відсутність електричного зв’язку із об’єктом вимірювань. Також вони дають змогу виміряти постійний та змінний струм, в тому числі і струм з доволі високою частотою.

Об’єктом дослідження являються зразки напівпровідників різного хімічного складу. Найбільш відповідний об’єкт для експериментального спостереження ефекту — електрони в двовимірній гетеросистемі n-AlxGa1-x As/GaAs.

Предметом дослідження є холівська різниця потенціалів.

Мета даної курсової роботи полягала в тому, що потрібно визначити ефект Холла у напівпровідниках, дослідити властивості напівпровідників на основі цього ефекту.

За допомогою датчика ЕРС Холла можна вимірювати будь-яку фізичну величину, яка однозначно пов’язана з магнітним полем; зокрема можна визначити силу струму, оскільки навколо провідника із струмом утворюється магнітне поле, яке можна виміряти.

Завданням курсової роботи було розширити межі застосування лабораторного обладнання,тобто виготовити додатковий прилад, за допомогою якого ми зможемо провести дослід та виміряти холлівську напругу, дослідити електричні властивості напівпровідників за ефектом Холла.

 

  1. Загальні відомості

Ефектом Хола називається поява в провіднику із струмом щільністю j, поміщеному в магнітне поле Н, електричного поля Ех, перпендикулярного Н і j. При цьому напруженість електричного поля, званого ще полем Хола, рівна:

Ex = RHjsin(a)                     (1)

– де a кут між векторами Н і J (a<180°). Коли H ^ j, то величина поля Хола Ех максимальна: Ex = RHj. Величина R, звана коефіцієнтом Хола, є основною характеристикою ефекта Хола. Ефект відкритий Едвіном Гербертом Холом в 1879 в тонких пластинках золота. Для спостереження ефекту Хола уздовж прямокутних пластин з досліджуваних речовин, довжина яких l значно більша ширини b і товщини d, пропускається струм:

    I = jbd ( рис 1.);

тут магнітне поле перпендикулярне площині пластинки. На середині бічних граней, перпендикулярно струму, розташовані електроди, між якими вимірюється ЕРС Хола Vx:

Vx = Ехb = RHj/d                         (2)

Оскільки ЕРС Хола змінює знак на зворотний при зміні напряму магнітного поля на зворотне, то ефект Хола відноситься до непарних гальваномагнітних явищ.[1]

Проста теорія ефекту Хола пояснює появу ЕРС Хола взаємодією носіїв струму (електронів провідності і дірок) з магнітним полем. Під дією електричного поля носії заряду набувають направленого руху (дрейф), середня швидкість якого (дрейфова швидкість) vдр¹0. Щільність струму в провіднику j=nevдр, де n — концентрація числа носіїв, е — їх заряд. При накладенні магнітного поля на носії діє сила Лоренца: F = e[Hvдp], під дією якої частинки відхиляються в напрямі, перпендикулярному vдр і Н. В результаті в обох гранях провідника кінцевих розмірів відбувається накопичення заряду і виникає електростатичне поле — поле Хола. У свою чергу поле Хола діє на заряди і врівноважує силу Лоренца. В умовах рівноваги eEx=еНvдр, Ex=1/neHj, звідси R=1/ne(cмз/кулон). Знак R збігається із знаком носіїв струму. Для металів, у яких концентрація носіїв струму (електронів провідності) близька до щільності атомів (n»1022см-3), R~10-3(см3/кулон), у напівпровідників концентрація носіїв значно менша і R~105(см3/кулон). Коефіцієнт Хола R може бути виражений через рухливість носіїв заряду m= еt/m* і питому електропровідність s=j/E= еnvдр/Е:

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Efekt Hola (841.0 KiB, Завантажень: 35)

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Ефект Хола (156.3 KiB, Завантажень: 12)

Сторінка: 1 2 3 4 5
завантаження...
WordPress: 23.3MB | MySQL:26 | 0,337sec