Эффект Холла 2 (стр. 1 из 2)
Министерство общего и специального образования
Саратовский Государственный Технический Университет
Лабораторная работа по физике:
«Эффект Холла»
Выполнил:
Саратов 2001
Цель работы:изучение эффекта Холла в полупроводнике; исследование зависимости э.д.с. Холла от напряженности внешнего магнитного поля (градуировка датчика Холла); определение постоянной Холла, концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводнике; исследование распределения магнитного поля вдоль оси короткого соленоида; сравнение с теоретической зависимостью.
Основные понятия.
Эффект Холла заключается в том, что если металлическую пластинку, вдоль которой течет постоянный электрический ток, поместить в перпендикулярное к ней магнитное поле, то между параллельными направлению тока и поля гранями возникает разность потенциалов.
 | ||
 | ||
 | ||
 | ||
 | ||
 | ||
– вектор магнитной индукции, 
– вектор плотности тока, 
– вектор скорости, 
– сила Лоренца, 
– внешнее электрическое поле, 
– поле Холла, 
– холловская разность потенциалов,  |
Подставив это соотношение в формулу
получаем, что сила Лоренца не зависит от знака носителей заряда и действует в направлении, перпендикулярном векторам
и 
: 
В результате действия силы отрицательные заряды отклоняются к верхней грани, а на нижней появляется их недостаток – положительный заряд. Аналогично осуществляется перераспределение положительных зарядов. Противоположные грани образца заряжаются и возникает электрическое поле. Это поле носит название поля Холла. Направление поля Холла
зависит от знака носителей заряда. До наложения на образец магнитного поля эквипотенциальные поверхности представляли плоскости, перпендикулярные вектору 
. Величина будет расти до тех пор, пока поперечное поле не скомпенсирует силу Лоренца. После этого носители заряда будут двигаться как бы под действием одного поля и траектория движения будет представлять собой прямую линию вдоль оси х. Суммарное электрическое поле 
будет повернуто на некоторый угол 
относительно оси х или у.Таким образом, в ограниченном полупроводнике или металле поворачивается вектор электрического поля между
и возникает угол , называемый углом Холла. Эквипотенциальные поверхности при этом повернуты на угол относительно их первоначального положения, поэтому в точках, лежащих в одной плоскости, перпендикулярной появляется разность потенциалов 
, которая называется холловской разностью потенциалов.Холл экспериментально определил, что четыре величины
связаны эмпирическим соотношением: 
Проведение эксперимента
1. Определение сопротивления датчика
| i, мА | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
 , дел | 9 | 12 | 19 | 22 | 29 | 33 |
| , мВ | 90 | 120 | 190 | 220 | 290 | 330 |
Удельное сопротивление датчика
 , мА |  дел. | мкВ |  дел. | мкВ | В, мТл |  мкВ |
| 10 | 8 | 0,8 | 0 | 0 | 1 | 0,4 |
| 20 | 9 | 0,9 | 2 | 0,2 | 2 | 0,6 |
| 30 | 11 | 1,1 | 3 | 0,3 | 3 | 0,7 |
| 40 | 12 | 1,2 | 5 | 0,5 | 4 | 0,9 |
| 50 | 14 | 1,4 | 6 | 0,6 | 5 | 1 |
| 60 | 16 | 1,6 | 8 | 0,8 | 6 | 1,2 |
Градуировочная прямая
Нахождение постоянной Холла R, концентрации n и подвижности m.
| Х | -50 | -40 | -30 | -20 | -15 | -10 | -5 | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| дел. | 6,7 | 6,8 | 8,2 | 8,3 | 9,2 | 10,5 | 14,2 | 15 | 14 | 11 | 9 | 8,5 | 8 | 7 | 6,5 |
| мкВ | 0,67 | 0,68 | 0,82 | 0,83 | 0,92 | 1,05 | 1,42 | 1,5 | 1,4 | 1,1 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | 0,65 |
| Впо граф | 2,6 | 2,72 | 3,63 | 3,7 | 4,29 | 5,13 | 7,53 | 8,05 | 7,4 | 5,45 | 4,16 | 3,83 | 3,5 | 2,86 | 2,53 |
Зависимость В от Х