El efecto hall

EFECTO HALL.

OBJETO.

Vamos a observar el efecto Hall e identificar algunas de las variables que influyen sobre él. Se determinará para ello la resistencia y la tensión hall en unas placas de Ge-p y Ge-n en función de la temperatura y del campo magnético. Estos resultados permiten además calcular la energía gap, la conductividad y el tipo y concentración de los portadores de carga.FUNDAMENTO TEORIO.

a) Generalidades.

Hall trata de determinar si la fuerza ejercida sobre un hilo atravesado por una corriente eléctrica en presencia de un campo magnético se ejerce sobre todo el hilo o sólo sobre los electrones que circulaban por este hilo. Hall pensaba que lo que ocurría era lo ultimo. Para esto él decía que si la corriente es atraída por el imán, esta debedirigirse hacia un lado y por tanto la resistencia debe de aumentar. No pudo saber el valor de la resistencia y en consecuencia lo explico así: Puede ser que el imán tienda a desplazar la corriente sin conseguirlo. Es evidente que para tal caso debe aparecer un estrés como una tensión transversal (tensión Hall) que él si fue capaz de medir.

En la figura 1 del guión de prácticas se ve el esquematípico de este experimento. Supongamos que una intensidad I circula por la barra conductora de anchura a y espesor b, cogemos dos punto C y D en las barras laterales de la barra de modo que la diferencia de potencial es cero. Colocamos la barra en presencia de un campo magnético perpendicular a la intensidad. Entonces se observa la aparición de la tensión hall entre los puntos C y D. Para estos camposmagnéticos moderados el valor de dicha tensión vale , VH=RHBI/a donde el factor RH se conoce como coeficiente de Hall y tiene por dimensiones L3/Q.

El origen físico de este efecto depende de la fuerza de Lorentz que actúa sobre el electrón que se mueve con velocidad v de derecha a izquierda.

Florentz=qv*B que si v y B son perpendiculares resulta que Florenz=qvB

Esta fuerzadesvía los electrones hacia la cara externa de la barra(línea discontinua en Fig. 1) de manera que se acumulara mas carga negativa y lo mismo ocurrirá en la cara opuesta con la carga positiva. De este modo se tiene un campo eléctrico dirigido de C a D: EH= VH/a.

Este campo ejerce una fuerza f= q·EH sobre los electrones que se opondrá a la fuerza de Lorentz. Cuando las dos fuerzas se igualen elcampo eléctrico será transversal y cesara la acumulación de cargas laterales. Así :

qvB=qEH

Obtenemos: EH=vB

Y

VH=aEH=vBa

Viendo que I =nqv donde n es la concentración de electrones queda:

VH=BJa/nq

Y por tanto la constante de Hall vale :

RH=1/nq

Así conociendo la teoría de la práctica se procede ala colocación de los distintos aparatos.

* Colocación de la placa:

La placa se coloca con el semiconductor sobre las bobinas con cuidado de no dañar el cristal, a continuación se colocaran las piezas polares en sus compartimentos. La muestra de Ge debe quedar paralela a las piezas polares y entre ellas.

* Conexión de la corriente.

La corriente se hará circular por la placa a partirde una fuente de alimentación de ca ~, que se hará pasar por un puente de diodos para su rectificación. Tendremos mucho cuidado con el condensador de rizado (polaridad). La corriente se varia con el potenciómetro y la resistencia en serie de 330 ( impide sobrepasar la máxima corriente permitida que es de 50mA. El cristal se conecta a los terminales A y B.

* Conexión del campo magnético.

Elcampo se crea mediante las dos bobinas que se conectan en serie a la fuente de alimentación. La tensión la regulamos al máximo y así obtenemos la variación del campo magnético mediante el control de la intensidad de la fuente. Así de esta manera B no cambia aunque cambie la resistencia de las bobinas por el efecto Jule. El valor de B se calcula por el Teslámetro y la sonda Hall que se deberá...