БЛАГОВІЩЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ
В
Курсова
на тему
Ефект Холла
В
Виконала:
В В
Перевірив:
2005
Зміст
1. Загальні сведенія__________________________3
2. Пояснення ефекту Холла за допомогою електронної теоріі_______________________6
3. Ефект Холла в ферромагнетіках___________9
4. Ефект Холла в полупроводніках__________10
5. Ефект Холла на енерціонних електронах в полупроводниках_________________________11
6. Датчик ЕРС Холла_______________________15
7. Кут Холла_____________________________18
8. Постійне Холла_______________________19
9. Вимірювання ефекту Холла________________20
10. Ефект Холла при домішкової проводимости_____________________________22
11. Ефект Холла при власною проводимости_____________________________25
12. Список використаної літератури_________27
1.Загальні відомості.
Ефектом Холла називається поява в провіднику з струмом щільністю j , вміщеному в магнітне поле Н , електричного поля Е х , перпендикулярного Н і j . При цьому напруженість електричного поля, званого ще полем Холла, дорівнює:
Рис 1.1
E x = RHj sin a , (1)
де a кут між векторами Н і J ( a <180 В° ). Коли H ^ j , то величина поля Холла Е х максимальна: E x = RHj . Ве-личина R , звана коефіцієнтом Холла, є основною характеристикою ефекту Холла. Ефект відкритий Едвіном Гербертом Холом в 1879 в тонких пластинках золота. Для спостереження Холла ефекту вздовж прямокутних пластин з досліджуваних речовин, довжина яких l значно більше ширини b і товщини d , про-пускається струм:
I = jbd (див. рис.);
тут магнітне поле перпендикулярно площині платівки. На середині бічних граней, перпендикулярно струму, розташовані електроди, між якими вимірюється ЕРС Холла V x :
V x = Е х b = RHj / d. (2)
Так як ЕРС Холла змінює знак на зворотний при зміні напрямку магнітного поля на протилежне, то Холла ефект відноситься до непарних гальваномагнітних явищам. p> Найпростіша теорія Холла ефекту пояснює появу ЕРС Холла взаємодією носіїв струму (Електронів провідності і дірок) з магнітним полем. Під дію-Вієм електричного поля носії заряду набувають спрямований рух (Дрейф), середня швидкість якого (дрейфова швидкість) v др В№ 0 . Щільність струму в провіднику j = n * ev др , де n - концентрація числа носіїв, е - їх заряд. При накладенні магнітного поле на носії діє Лоренца сила: F = e [Hv дp ] , під дією якої частинки відхиляються в напрямку, перпендикулярному v др і Н . У результаті в обох гранях провідника кінцевих розмірів відбувається накопичення заряду і виникає електростатичне поле - поле Холла. У свою чергу поле Холла діє на заряди і врівноважує силу Лоренца. У умовах рівноваги eE x = еНv др , E x = 1/ne Hj , звідси R = 1/ne (cм з /кулон). Знак R сов-падає зі знаком носіїв струму. Для металів, у яких концентрація носіїв (Електронів провідності) близька до щільності атомів ( n В»10 22 См -3 ), R ~ 10 -3 (см 3 /кулон), в напівпровідників концентрація носіїв значно менше і R ~ 10 5 (см 3 /кулон). Коефіцієнт Холла R може бути виражений через рухливість носіїв заряду m = е t /m * і питому електропровідність s = j/E = ЕNV лр /Е :
R = m / s (3)
Тут m * - ефективна маса носіїв, t - середній час між двома послідовними зіткненнями з розсіюючими центрами.
Іноді при описі Холла...
