Описание лабораторной установки.

Электрическая схема установки показана на рисунке 16.2. На приведенной схеме РБП-1 и РБП-2 обозначают регулируемые блоки питания электромагнита и холловского датчика соответственно. Регулировка силы тока в цепи электромагнита и холловского датчика осуществляется при помощи резисторов, выведенных на панель и обозначенных там же, как R₁ и R₂. Между полюсами электромагнита помещена тонкая полупроводниковая пластинка германия толщиной 0,2 мм. К пластине припаяны четыре электрода: два (А,В) для пропускания тока и два (C,D) для измерения разности потенциалов. Концы электродов А и В присоедены к регулированному источнику тока РБП-2. К точкам C и D подключается высокочувствительный вольтметр (в данном случае В7-21А). В цепь питания электромагнита включен переключатель К, служащий для изменения направления магнитного поля.

Рис. 16.2. Электрическая схема установки для измерения эффекта

Выполнение работы

Включить схему. Установить ток через образец 80 – 100mA. Снять зависимость холловской разности потенциалов от индукции магнитного поля. Величина магнитного поля на прямолинейном участке кривой намагничивания определяется из соотношения:

где ,

I – ток, протекающий через обмотку электромагнита.

При измерении холловской разности потенциалов следует помнить следующее: так как припаять электроды C и D к двум эквипотенциальным точкам весьма трудно, то вольтметр, подключенный к точкам C и D, в отсутствие магнитного поля покажет некоторую разность потенциалов, обусловленную падением напряжения между этими точками при прохождении тока вдоль пластины. Измеряемая при включенном магнитном поле разность потенциалов U между этими точками будет состоять из суммы холловской разности потенциалов U_Х и падением напряжения U_Э, обусловленной протекающим током I. Систематическую ошибку такого рода можно исключить следующим образом: снять два показания U₁ и U₂ вольтметра при одном и том же направлении тока в пластине, но противоположных направлениях магнитного поля. Падение напряжения U_Э войдет в оба показания как постоянная величина, холловская разность потенциалов U_H войдет в сумму с разными знаками.

В первом случае: U₁ = U_Э + U_H ,

во втором: U₂ = U_Э – U_H

Отсюда получим:

.

Значения U₁ и U₂ необходимо подставлять в формулу с учетом знака показаний вольтметра.

Перед переключением коммутатора К необходимо вывести движок потенциометра РБП-1 в нулевое положение, затем, перебросив ручку коммутатора, установить первоначальный ток через электромагнит.

Регистрация результатов, их обработка и оформление

1. Построить график зависимости холловской разности потенциалов U_H от величины индукции магнитного поля В при нескольких значениях силы тока через пластину (по указанию преподавателя).

2. Используя полученные данные, определить постоянную Холла ().

3. Зная R_H, вычислить концентрацию носителей тока в образце ()

4. По заданному значению сопротивления датчика и его геометрическим размерам определить удельное сопротивление , а затем подвижность носителей тока.

5. Вычислить погрешность метода, предложенного для определения постоянной Холла.