home

№337 Изучение эффекта Холла в полупроводниках

?
Лабораторная работа № 337

Лабораторная работа №337
ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Приборы и принадлежности: датчик Холла, электромагнит, два
источника питания постоянного тока, милливеберметр, миллиамперметр,
цифровой вольтметр.
Введение. Одним из наиболее интересных гальваномагнитных явлений
как в смысле доступности наблюдения, так и тех выводов, которые с помощью
его могут быть сделаны, является так называемый эффект Холла. Он
заключается в возникновении в проводнике с током, помещенном в магнитное
поле, электродвижущей силы. Это явление впервые наблюдал в 1879 г.
американский физик Холл (E.G.Holl, 1855-1938). Открытое им явление
получило
следующее
объяснение
в
рамках
электронной
теории
электропроводности.
Рассмотрим металлическую (или полупроводниковую) пластинку в форме
прямоугольного параллелепипеда, по которой течет ток i, находящуюся в

поперечном магнитном поле с индукцией B (рис.1). Согласно электронной
теории электропроводности твердых тел ток представляет собой направленно
движущийся поток заряженных частиц – носителей тока (электронов или
дырок). Среднюю скорость их движения можно вычислить следующим
образом:

j
i

v
, v
,
(1)
ne
neab
i
где j 
– плотность тока,
ab
n – концентрация носителей тока,
e – заряд одной частицы (алгебраическая величина),
a и b – размеры поперечного сечения образца.
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила
Лоренца (голландский физик Н.А.Lorentz, 1853-1928)

 
Fm  ev  B .
Пусть образец ориентирован в магнитном поле так, как это показано на
рис.1. Раскрывая написанное выше векторное произведение, можно убедиться,
что только z-компонента силы Лоренца отлична от нуля
Fmz  ev y Bx .
(2)

202