5.5: Проблеми

Last updated
Save as PDF

Page ID: 29329

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

5.1. Припустимо, що ви використовуєте шматок напівпровідника як прилад з ефектом Холла для вимірювання магнітного поля. Ви подаєте постійний струм через пристрій. Ви хотіли б замінити шматок напівпровідника іншим, який дасть більший вихід для того ж зовнішнього магнітного поля. Перерахуйте два способи, якими ви можете змінити шматок напівпровідника, щоб вихід збільшувався. (Вкажіть як майно, так і чи потрібно його збільшити або зменшити.)

5.2. Шматок напівпровідника п-типу використовується як прилад з ефектом Холла. Прилад має товщину\(d_{thick} = 1 mm\). Він поміщений у зовнішнє магнітне поле\(|\overrightarrow{B}| = 10^{-5} \frac{Wb} {cm^2}\). Напруга Холла\(5 \mu V\) вимірюється, коли\(3 mA\) подається струм. Обчисліть\(p\), концентрацію заряду (отвору) в одиницях\(\frac{1}{cm^3}\).

5.3. Прилад з ефектом Холла використовується для вимірювання сили зовнішнього магнітного поля. Орієнтується пристрій способом, описаним на рис.5.1.1. Він виготовлений з куба кремнію р-типу з концентрацією отворів,\(5 \cdot 10^{15} cm^{-3}\) де довжина кожної сторони куба дорівнює\(1 mm\). Через пристрій\(3 mA\) подається струм. Напруга, виміряна на пристрої, є\(2.4 mV\). Знайти силу зовнішньої щільності магнітного потоку,\(|\overrightarrow{B}|\).

5.4. Прилад з ефектом Холла використовується для вимірювання сили зовнішнього магнітного поля. Орієнтується пристрій способом, описаним на рис.5.1.1. Він виготовляється з матеріалу довжини\(l = 3 mm\), ширини\(w = 0.5 mm\), товщини\(d_{thick} = 0.5 mm\). Він має концентрацію отворів\(p = 10^{20} m^{-3}\). В експерименті прилади поміщали у зовнішнє магнітне поле\(|\overrightarrow{B}| = 2.5 \frac{Wb}{m^2}\) і\(9 mV\) вимірювали напругу. Який струм використовувався в експерименті?

5.5. Для опору Холла було дано два вирази:

\(R_H = \frac{B_z}{qp} \cdot \frac{w}{l \cdot d_{thick}}\)і\(R_H = \frac{h}{q^2n}.\)

Показати, що обидва вирази мають одиниці Ом.