Мета роботи. Визначити концентрацію і рухливість в Ge n- і р-типу, використовуючи ефект Холла. Визначити ширину забороненої зони Ge з температурної залежності постійної Холла в області власної провідності.
КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Розглянемо дію магнітного поля на напівпровідники, по яких протікає електричний струм, поміщені в магнітне поле. В перпендикулярний напрямку руху зарядів. Нехай напівпровідники мають вигляд паралелепіпеда перетином db. Електричне поле (Е) направлено вздовж осі у, а магнітне поле (В) - уздовж осі: (рис.1.1). Під дією електричного поля носії заряду отримують швидкість спрямованого руху V д - дрейфову швидкість: по полю - для дірок і проти поля - для електронів.
Якщо носії заряду - дірки (рис. 1.1 а), то під дією магнітного поля B z (сили Лоренца) вони будуть відхилятися на ліву грань зразка і на цій межі накопичиться позитивний електричний заряд, а на протилежній грані залишиться нескомпенсований негативний заряд.
Рис.1.1. Схема виникнення ЕРС Холла в напівпровідниках з провідністю: а - діркова провідність; б - електронна провідність; в - змішана провідність
Якщо носії заряду - електрони (рис. 1.1 б), то під дією магнітного поля В (сили Лоренца) вони будуть також відхилятися на ліву грань і накопичуватися там, створюючи негативний заряд, а на протилежній грані залишатиметься некомпенсований поло - тивний заряд.
Сила Лоренца F, що діє на електрон, що рухається або дірок - ку, перпендикулярна швидкості руху електрона або дірки V д і індукції магнітного поля В:
де q про - заряд електрона;
μ- дрейфова рухливість;
m * - ефективна маса носія заряду;
- усереднене час релаксації.
- рівність (1.4) не може виконуватися одночасно для всіх електронів (дірок), що мають різні за величиною і за направле - нию швидкості;
- в дійсності стаціонарний стан настає не тоді, коли сила Лоренца врівноважує силу електричного поля Холла для кожного електрона, чого взагалі не може бути, а тоді, коли перестає накопичуватися заряд на бічних гранях зразка, тобто коли струм. створюваний холлівських полем, компенсує ток на бічну грань, створюваний магнітним полем.
Температурна залежність коефіцієнта Холла
Коефіцієнт Холла залежить від температури, так як з її зраді - ням змінюється концентрація носіїв. Вимірюючи ЕРС Холла і ви - числі коефіцієнт Холла в деякому діапазоні температур, можна отримати експериментальні дані температурної залежності кін - центрации носіїв заряду, за якими обчислюється енергія активу - ції донорів або акцепторів.
Проводимо вимірювань падіння напруги і ЕРС Холла на образ - це № 1 при двох напрямках струму.
Обчислюємо електропровідність зразка для обох напрямків струму і середнє з двох вимірювань значення σ.
Обчислюємо величину і знак постійної Холла.
з А п = 1, а по - двіжность - за формулою
а рухливість - за формулою
Обчислюємо постійну Холла За формулою
Рухливість при температурі вимірювання розраховується за формулами
Температура визначається в градусах Кельвіна.
Будуємо графік залежності lg n i = 10 3 / T
обчислити ширину забороненої зони напівпровідника.
Родоначальницею всіх приладобудівних спеціальностей з'явилася кафедра «Прилади точної механіки», яка була відкрита в 1961 р на машинобудівному факультеті.
У 1976 р був організований оптико-механічний факультет.