Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой

2. Включить печь, установив напряжение, указанное на установке. Стрелка микроамперметра во вторичной обмотке должна отклониться при этом к отметке 70 60 мкА.

3. Через каждые 0,5 мВ (начиная с 2 мВ) показаний цифрового вольтметра фиксировать значения тока I в цепи вторичной обмотки по микроамперметру. Когда ток во .вторичной обмотке начнет уменьшаться, показания микроамперметра снимают через 0₅25 мВ.

4. По полученным данным и данным градуировки термопары строят графики так, как показано на рис.12.3. По оси «» откладывают показания потенциометра моста . По оси «» - соответствующие им показания микроампериетра. По оси «» откладывают температуру, определяемую по формуле:

где - комнатная температура в °С.

5. Для определения точки Кюри из точки А перегиба кривой проводят штриховую прямую до пересечения с графиком температуры (точки В ). Ордината точки В дает значение температуры Кюри в °С. Сделать выводы по работе.

Все полученные данные следует занести в таблицу с указанием погрешностей измерений и , которые определяются классом точности потенциометрического моста и микроамперметра, и погрешность как косвенного измерения.

Графики строить только на миллиметровой бумаге с представлением погрешностей , и .

Примерная-форма таблицы результатов

,	,	,	,	,	,	,

Вопросы для самоконтроля

1. Чем различаются магнитные свойства диа-, пара- и ферромагнетиков?

2. Какие атомы могут образовывать ферромагнитные кристаллы?

3. Чем определяется магнитный момент атомов?

4. Что такое домены, почему они возникают?

5. Что происходит с ферромагнетиками при нагревании?

6. В чем сущность точки Кюри с точки зрения доменной теории ферромагнетиков?

Лабораторная работа №13 Определение концентрации носителей тока в полупроводниках с помощью эффекта Холла

Цель работы: знакомство с эффектом Холла и экспериментальное определение концентрации токоносителей в полупроводнике.

Приборы и принадлежности: пластинка из полупроводника, источники тока, миллиамперметр, ламповый милливольтметр, амперметр, электромагнит, соединительные кабели.

Вывод рабочих формул и описание установки

Если прямоугольную пластинку, вдоль которой течет постоянный электрический ток, поместить в перпендикулярное к ней магнитное поле, то между гранями, параллельными направлениями тока и поля, возникает разность потенциалов . Это явление было обнаружено в 1879г. Э. Холлом и называется эффектом Холла или гальваномагнитным явлением.

Простое объяснение эффекта Холла можно дать при рассмотрении металлической пластины, т. к. ток в металлах обусловлен электронами с энергией Ферми, т. е. С одинаковыми дрейфовыми скоростями _др и подвижностями

, (13.1)

где j – плотность тока, - концентрация электронов, - площадь пластины, перпендикулярная (рис.13.1). При включении магнитного поля каждый носитель оказывается под действием магнитной силы , направленной вдоль стороны пластины и равной (13.2). Под действием силы Лоренца изменяется траектория движения носителей, они отклоняются к верхней ( на рисунке) грани пластинки, где накапливаются отрицательные заряды. На нижней грани образуется избыток положительных зарядов. Когда напряженность возникшего электрического поля (13.3) достигнет такого значения, что его действие будет уравновешивать силу (13.2), установится стационарное распределение зарядов в поперечном направлении.

или , (13.4)

С учетом (13.1) выражение (13.4) можно записать в виде

, (13.5)

где

постоянная Холла . (13.6)

Измерив силу тока в образце , индукцию магнитного поля В и толщину образца в направлении магнитного поля , можно расчитать постоянную Холла , а следовательно, определить и концентрацию токоносителей .

В экспериментальной установке (рис.13.3) используется пластинка полупроводника с припаянными проводниками и для пропускания тока, и для определения холловской разности потенциалов.

Используются источники питания ВУП-2 для пропускания тока через образец и Б-5-47 для создания магнитного поля в школьном электромагните М, между полюсами которого закреплен исследуемый образец полупроводника в виде пластинки. Сила тола через неё изменяется в пределах 5 50 мА, сила тока в обмотках электромагнита изменяется в пределах 0,5 3,0 А. Измерение холловской разности потенциалов производится с помощью цифрового милливольтметра. Переключатель используется для изменения направления тока через образец, а переключатель -для изменения направления тока в электромагните.

При измерении холловской разности потенциалов следует иметь в виду, что электроды и могут быть расположены на образце несимметрично, т.е. и без включения магнитного поля милливольтметр зафиксирует некоторую разность потенциалов . Для уменьшения погрешности в определении рекомендуется проводить измерения при различных направлениях тока в образце. Для этого проводят измерение разности потенциалов при положении переключателя - "1"

, а затем, неизменяя величину силы тока через образец и через электромагнит м, ставят переключатель в положение "2" и измеряют . Очевидно, что разность потенциалов можно определить как

. (I3.9)