Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Podobne dokumenty
Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Efekt Halla w germanie.

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

F = e(v B) (2) F = evb (3)

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

6. Zjawisko Halla w metalach

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Pomiar parametrów tranzystorów

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 123: Półprzewodnikowe złącze p-n

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

BADANIE CHARAKTERYSTYK FOTOELEMENTU

Ziemskie pole magnetyczne

WIECZOROWE STUDIA ZAWODOWE LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Ćwiczenie Nr 455. Temat: Efekt Faradaya. I. Literatura. Problemy teoretyczne

J Wyznaczanie względnej czułości widmowej fotorezystorów

Badanie tranzystorów MOSFET

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Zadanie 106 a, c WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA WŁAŚCIWEGO I STAŁEJ HALLA DLA PÓŁPRZEWODNIKÓW. WYZNACZANIE RUCHLIWOŚCI I KONCENTRACJI NOŚNIKÓW.

Badanie transformatora

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Badanie transformatora

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

Badanie transformatora

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Pomiar podstawowych wielkości elektrycznych

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Zjawisko Halla. Ćwiczenie wirtualne

Ć W I C Z E N I E N R E-18

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Temperaturowa charakterystyka termistora typu NTC

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

Załącznik. Instrukcja do dydaktycznego stanowiska eksperymentalnego - Elektronowy Rezonans Paramegnetyczny. EPR- Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny

EFEKT HALLA W PÓŁPRZEWODNIKACH.

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

Laboratorium Półprzewodniki Dielektryki Magnetyki Ćwiczenie nr 9 Pomiar ruchliwości nośników w półprzewodnikach

Badanie diody półprzewodnikowej

POLITECHNIKA ŚLĄSKA INSTYTUT AUTOMATYKI ZAKŁAD SYSTEMÓW POMIAROWYCH

Opis dydaktycznych stanowisk pomiarowych i przyrządów w lab. EE (paw. C-3, 302)

Energia promieniowania termicznego sprawdzenie zależności temperaturowej

PROMIENIOWANIE RENTGENOWSKIE

MIERNICTWO WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH I NIEELEKTRYCZNYCH

Przewodnictwo jonowe w kryształach

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu.

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘśEŃ BADANIE ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO METODĄ STATYCZNĄ. POMIAR MAŁYCH DEFORMACJI

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. ĆWICZENIE Nr 2. Badanie własności ferroelektrycznych soli Seignette a

MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 2

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

Ćwiczenie 2. Analiza błędów i niepewności pomiarowych. Program ćwiczenia:

Ćwiczenie 2. Analiza błędów i niepewności pomiarowych. Program ćwiczenia:

6 Podatność magnetyczna

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Różne dziwne przewodniki

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Przerwa energetyczna w germanie

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Zjawisko Halla. Ćwiczenie wirtualne

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

Transkrypt:

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

I. Zagadnienia do opracowania. 1. Podstawy teorii pasmowej. 2. Klasyfikacja ciał stałych w oparciu o teorię pasmową. 3. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe. 4. Przewodnictwo elektryczne i przewodnictwo cieplne półprzewodników. 5. Efekt Halla i jego zastosowanie. 6. Stała Halla, przewodność materiału, koncentracja i ruchliwość nośników ładunku. 7. Budowa i zastosowanie hallotronów. II. Zadania doświadczalne. 1. Zapoznać się z układem pomiarowym zamieszczonym na Zdjęciu 1 oraz wskazówkami dotyczącymi jego obsługi w Dodatku. Moduł pomiarowy (1) wskazany przez prowadzącego ćwiczenie umieścić pomiędzy nabiegunnikami elektromagnesu (3). 2. Przed przystąpieniem do pomiaru należy wyzerować teslomierz przy użyciu pokrętła po prawej stronie płyty czołowej teslomierza (6) wyjmując sondę teslomierza (5) z uchwytu elektromagnesu (3) (Zdjęcie 1). Zdjęcie 1. Zestaw pomiarowy do badania efektu Halla: 1 moduł pomiarowy z hallotronem; 2 zasilacz elektromagnesu oraz modułów; 3 elektromagnes; 4 miernik uniwersalny; 5 sonda teslomierza; 6 teslomierz. Instytut Fizyki Doświadczalnej 1.

3. Włożyć sondę teslomierza (5) do modułu pomiarowego (1) z badanym hallotronem. Sondę teslomierza (5) należy umieścić w module pomiarowym (1), zachowując szczególną ostrożność, aby nie uległa ona deformacji lub zniszczeniu! 4. Skompensować napięcia Halla U H przy użyciu pokrętła znajdującego się po prawej stronie modułu pomiarowego (1) przy natężeniu prądu I = 0 A oraz indukcji pola magnetycznego B = 0T. Tę czynność należy powtarzać przed rozpoczęciem kolejnej serii pomiarów. 5. Wykonać pomiary napięcia Halla U H w funkcji prądu sterującego I. Otrzymane wyniki przedstawić na wykresach U H = f(i) oraz U = f(i). Nanieść niepewności pomiarowe odpowiednich wielkości fizycznych. 6. Wykonać pomiary napięcia U p na próbce w funkcji indukcji magnetycznej. Wykonać wykres zależności względnej zmiany oporu elektrycznego (R(B)-R 0 )/R 0 = f(b), gdzie R 0 - opór próbki bez pola magnetycznego. Obliczyć przewodność σ próbki korzystając z zależności σ = l/(r 0 A), gdzie l=20 mm, A=10 mm 2. 7. Zmierzyć napięcie Halla U H w funkcji indukcji magnetycznej B. Wykonać wykres zależności U H = f(b). Korzystając z metody regresji liniowej wyznaczyć wartość stałej Halla R H wiedząc, że grubość próbki wynosi d = 1 mm. Obliczyć koncentrację n oraz ruchliwość ładunków μ. 8. Wykonać pomiary napięcia Halla U H w zależności od temperatury U H = f(t). Wykonać wykres zależności U H = f(t). Na wykresie nanieść niepewności pomiarowe odpowiednich wielkości fizycznych. Zinterpretować otrzymane wyniki. III. Zestaw przyrządów. 1. Trzy moduły z hallotronami. 2. Zasilacz elektromagnesu oraz modułów. 3. Elektromagnes. 4. Miernik uniwersalny. 5. Sonda teslomierza. 6. Teslomierz. Instytut Fizyki Doświadczalnej 2.

IV. Literatura. 1. Z. Kleszczewski Podstawy fizyczne elektroniki ciała stałego, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000. 2. Ch. Kittel Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa 1999. 3. A. Van der Ziel Podstawy fizyczne elektroniki ciała stałego, WNT, Warszawa 1980. 4. W. Ashcroft Fizyka ciała stałego, PWN, Warszawa 1986. 5. K. V. Szalimowa Fizyka półprzewodników, PWN, Warszawa 1974. 6. J. Orear Fizyka, T.2. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 1998. 7. A. Kobus, J. Tuszyński Hallotrony i ich zastosowanie, WNT, Warszawa 1965. 8. W. Giriat Hallotrony: zastosowanie zjawiska Halla w technice, PWN, Warszawa 1961. 9. Ch. Kittel Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons, 2004. 10. W. Ashcroft Solid State Physics, Saunders College, Philadelphia 1976. 11. Solid State Physics. Pt. B, Electrical, Magnetic, and Optical Properties ed. by K. Lark-Horovitz and Vivian A. Johnson, London : Academic Press, New York 1959. 12. J. Orear Physics, Vol. 2., Macmillan Publishing Co., Inc., 1979. 13. PHYWE Laboratory Experiments Physics, 2010, www.phywe.com. 14. A.P. Arya Fundamentals of Atomic Physics, Allyn & Bacon, Inc. Boston 1971. Instytut Fizyki Doświadczalnej 3.

Ad. Zad. II. 5. Dodatek Wskazówki dotyczące wykonywanych pomiarów Dokonać pomiarów napięcia Halla przy użyciu uniwersalnego miernika cyfrowego (4) połączonego z modułem pomiarowym (1) w funkcji prądu sterującego próbką w zakresie od -30 ma do 30 ma w odstępach co 5 ma. Do zmiany natężenie prądu sterującego I służy pokrętło po lewej stronie modułu pomiarowego (1). Wartość natężenia prądu odczytywana jest z wyświetlacza znajdującego się na module pomiarowym. Ad. Zad. II. 6. Przy stałym prądzie sterującym I = 30 ma dokonać pomiarów napięcia na próbce U p przy użyciu uniwersalnego miernika cyfrowego (4) połączonego z modułem pomiarowym (dolne wyjście w module pomiarowym (1 na Zdjęciu 1) w funkcji indukcji pola magnetycznego B w zakresie od 0 do 300 mt z krokiem 20 mt. Wartość indukcji pola magnetycznego B, odczytywaną na wyświetlaczu teslomierza (6) należy ustalić poprzez odpowiedni dobór napięcia i natężenia na zasilaczu (2). Ad. Zad. II. 7. Przy stałej wartości natężenia prądu sterującego I = 30 ma dokonać pomiarów napięcia Halla U H przy użyciu uniwersalnego miernika cyfrowego (4) połączonego z modułem pomiarowym (górne wyjście w module pomiarowym (1 na Zdjęciu 1) w funkcji indukcji pola magnetycznego B w zakresie od 0 do 300 mt z krokiem 20 mt. Wartość indukcji pola magnetycznego B, odczytywaną na wyświetlaczu teslomierza (6) należy ustalić poprzez odpowiedni dobór napięcia i natężenia na zasilaczu (2). Ad. Zad. II. 8. Przy stałej wartości natężenia prądu sterującego I = 30 ma oraz indukcji pola magnetycznego B= 300 mt dokonać pomiarów napięcia Halla U H przy użyciu uniwersalnego miernika cyfrowego (4) połączonego z modułem pomiarowym (1) w funkcji temperatury. Zakres zmian temperatury od temperatury pokojowej czyli od około 20 o C do 140 o C co 10 o C. Po włączeniu cewki temperatura próbki szybko rośnie. Należy zwrócić szczególną uwagę, by nie przekraczać temperatury 150 C. Instytut Fizyki Doświadczalnej 4.

Temperaturę należy odczytywać z wyświetlacza znajdującego się na module pomiarowym (1) po przełączeniu modułu pomiarowego na tryb pomiaru charakterystyki temperaturowej (przycisk Display wyciśnięty). Pomiar rozpoczyna się z chwilą włączenia cewki ogrzewającej próbkę, która wbudowana jest w moduł pomiarowy (1) za pomocą włącznika On/Off na tylnej ściance modułu pomiarowego. Po przekroczeniu temperatury 140 o C należy wyłączyć cewkę ogrzewającą próbkę. Przy pomiarach z użyciem cewki grzewczej oraz do 5 minut po wyłączeniu cewki, należy zachować szczególną ostrożność przy obsłudze modułu pomiarowego (1). Dotknięcie płytki z hallotronem w tym czasie grozi poparzeniem. Instytut Fizyki Doświadczalnej 5.