fizica corpului solid lab 3

8/17/2019 Fizica Corpului Solid Lab 3

1/7

Scopul lucrarii :cercetarea dependentei mgnetorezistentei de cimpul magnetic sitemperatura, determinarea mobilitatii purtatorilor de sarcina ,dependent ei detemperature.

Noţiuni teoretice

Efectul schimbării rezistenţei semiconductorilor în câmpul magnetic(magnetorezistenţa geometrică) constă în acea, că sub acţiunea câmpului magnetictransversal Bz în probă, prin care trece curentul !, apare curentul "all #($ig.%.&.vezi lucr.de lab.'%). ricina principală a acestui efect constă în acea, căcâmpul magnetic impune purtătorii de sarcina să se mite pe o traectorie curbă subacţiunea forţei *orentz+

B,-./$ d* =

unde / 0 sarcina electronului1d-

0 viteza de derivă a purtătorilor de sarcina1B

0 inducţia câmpului magnetic.

entru direcţiile alese a câmpului magnetic i electric forţa *orentz i forţacentrifugă se egalează i se poate scrie egalitatea+

r

-2m

B/-

%

d

zd =

unde m2 0 masa efectivă a purtătorului de sarcină1r 0 raza traectoriei micării a electronului. 3tunci+

z

d

/B

-2mr =

(&)4orelaţia dintre lungimea medie a parcursului liber a electronului l i mărimea

r ne dă posibilitatea să spunem despre mărimea câmpului magnetic ce acţionează

asupra obiectului dat. entru l55r sau l6r55& traectoria micării purtătorilor desarcină se curbează neconsiderabil. 4âmpurile magnetice, în care se satisfaceaceasta condiţie, se consideră a fi numite slabe. 7aportul l6r se numete unghiul"all, i în câmpurile magnetice slabe+

ϕ"8l6r55&9ărimea l poate fi e#primată cu a:utorul mobilităţii purtătorului de sarcină, ce

este caracteristică obectului dat pentru fiecare caz aparte. ;eoarece

2m

/τ=µ

unde τ8 l6vd < timpul mediu al parcursului liber, atunci


2/7

/

-2ml d

µ=

i atunci

/r

-2m d"

µ

=ϕ

(%)unim (=.&) i (=.%) i obţinem+

ϕ"8µBz (=)9ărimea µ ce se conţine în (=) este mobilitatea purtătorilor de sarcină în

câmpul magnetic, sau mobilitatea "all. ;eoarece miscarea purtătorilor de sarcinăîn semiconductori se deternmină din condiţii concrete (e#istenţa sau nee#istenţacâmpului magnetic, caracterul de ciocnire 0 între electroni, între electroni i ionisau cu atomii reţelei . a.), atunci evident i mobilitatea purtătorilor de sarcină nuva fi aceea. >n legatură cu cele scrise mai sus se consideră a deosebi următoareletipuri a mobilităţii purtătorilor de sarcină+&. 9obilitatea microscopică µm 0 este mobilitatea, care o au purtătorii de sarcină

liberi în realitate egală cu+

2m

/m

>τ<=µ

%. 9obilitatea de derivă µd 0 mărimea, numeric egală cu viteza de derivă a purtătorilor de sarcină în câmpul electric E de tensiunea unitara, adică µd 8 vd6E. ;acă în semiconductor lipsesc procesele de acăpărare a purtătorilor desarcină cu capcane, atunci mobilitatea de derivă coincide cu cea microscopică.

=. 9obilitatea "all µ" 0 mobilitatea în câmpul magnetic, ce se determină camărimea

>τ<>τ<

=µ2m

/ %

"

?rmărind efectul "all (vezi lucr. de lab '%), se poate de demonstrat, căE#6E!8µ"E#Bz 8 < 7 "#Bz. ;eoarece # 8 σE# 8 /nµmE#, atunci µ" 8 < 7 "/nµm.;in alt punct de vedere, deoarece 7 " 8 nfelul acesta mobilitatea "all µ" se deosebete de cea microscopica µm cudimensiunea coeficientului 3, ce se determină de mecanismul de împrătiere a

purtătorilor de sarcină. >n particular, în semiconductorul nedegenerat laimprătierea pe ionii impurităţii 38&.@=, iar la împrătierea pe oscilaţiiletermice a reţelei 38&.&A.

. 9obilitatea pe conductibilitate µσ 0 mărimea, ce se determină din egalitateaµσ8σ6/n. ractic mobilitatea pe conductibilitate coincide cu mobilitatea

microscopică.C. 9obilitatea pe fotoconductibilitate µf 0 mobilitatea, calculată din vitezarăspunsului optic, de obicei în semiconductori cu conductibilitatea monopolară.


3/7

*a intensităţi :oase a luminii mobilitatea pe fotoconductibilitate coincide cumobilitatea de derivă, iar la intensităţi înalte 0 cu mobilitatea microscopică.

$ăcând bilanţul, se poate de accentuat, că abaterea micării purtătorilor desarcină de la micarea liniară duce la mărirea rezistenţei materialului pentrusemiconductori, egală+

%"" )B(4 µ+=ρ

ρ∆

unde 4" 0 coeficientul de magnetorezistivitate, ce depinde demecanismul de împrătiere i care se schimbă aprocsimativ de la D. pâna la%.%. Egalitatea () este pentru câmpuri magnetice slabe.

Determinarea parametrilor semiconductorilor din măsurările magnetorezistenţei

arametrul principal, care se determină din măsurările date, este mobilitatea"all a purtătorilor de sarcină+

B

&46 ""

ρρ∆

=µ

;acă schimbăm temperatura obiectului cercetat, atunci se poate de primit i decercetat dependenţa termică a mobilităţii purtătorilor de sarcină.

Mersul lucrarii +&.3m luat cunostinta cu modul de lucru a stendului de laborator si cu schemastructural a lui.

%.3m pregatit stendul de lucru.3m fi#at curentul intre limitele(D


4/7

;ependenta magnetorezistentei de cimpul magnetic +

8&.D18=DD I

B,T U(+B,

+J)

mV

U(+B,-

J)

mV

U(-B,+J)

mV

U(-B,-

J)

mV

Umed ,

mV

Umed

,

mV

ρ

/ρ

0 4.67 -4.52 4.7 -4.65 4,635 0 0

0.05 4.74 -4.66 4.77 -4.64

4,7025

-

0,0675

-0,0145

6

0.1 4.8 -4.74 4.8 -4.86

4,8 -0,165

-

0,0356

0.15 5.01 -4.99 4.93 -4.9

4,9575

-

0,3225

-

0,0695

8

0.18 5.09 -5.07 5.05 -5.08

5,0725

-

0,4375

-

0,0943

9

0.23 5.32 -5.30 5.31 -5.18

5,2775

-

0,6425

-

0,1386

2

0.27 5.56 -5.42 5.55 -5.52

5,5125

-

0,8775

-

0,1893

2

0.33 5.59 -5.6 5.7 -5.54

5,6075

-

0,9725

-

0,2098

2

0.36 5.73 -5.63 5.79 -5.83

5,745 -1,11

-

0,23948

0.42 5.89 -5.94 5.91 -5.84

5,895 -1,26

-

0,2718

4

0.47 5.99 -5.96 6.06 -6.05

6,015 -1,38

-

0,2977

3

;ependenta termica a magnetorezistentei+


5/7

Ut,m

V

T,K U(B=

0)

mV

U(+B,

+J)

mV

Umed,

mV

Umed

,

mV

ρ

/ρ H

0.48 304

.5

3.84 4.56 4.56 0.72 0.187 0,6148

37

0.85 313

.4

3.39 4.08 4.08 0.69 0.203 0,6405

95

1.1 319

.4

3.05 3.47 3.47 0.42 0.13 0,5269

07

1.67 333 2.64 3.07 3.07 0.43 0.16 0,5730

49

2.04 342 2.5 2.8 2.8 0.3 0.12 0,4918

69

2.47 352 2.23 2.52 2.52 0.29 0.13 0,5120

42

2.81 360

.5

2.15 2.35 2.35 0.2 0.19 0,4330

673.2 370 2 2.22 2.22 0.22 0.11 0,4709

29

3.7 382 1.86 2.02 2.02 0.16 0.08 0,4164

5

4.12 392 1.8 1.94 1.94 0.14 0.07 0,3959

92

Concluzii:Elaborin ducrarea de laborator 'r.= am cercetat dependenta

mgnetorezistentei de cimpul magnetic si temperatura, am determinat mobilitatea purtatorilor de sarcina si dependenta ei de temperature.4ercetind cercetatdependenta mgnetorezistentei de cimpul magnetic am determinat ca caracteristicaacesteia deviaza de la cea patratica incepind cu B8D.=H,devine liniara.;easemanea am determinat ca mobilitatea purtatorilor de sarcina depinde detemperatura,la fel ca si magnetorezistenta.

Universitatea Tehnică a Moldovei

Fa!"tatea #a"!"at$a%e, &'$%mat* %$e"et%$'*

#ated%a %$"et%$'a $te !

em$'d!t$a%e


6/7

REFERAT

La lucrarea de laborator № 3Disciplina: Fizica corpului solid

Tema Schimbarea rezistentei semiconductoarelor incimpul magnetic

eet!at studentul

grupei !-121

"#l#t$#%

&rin'

e%at pr#(es#r

uni%ersit'r

)leg

*up'n

#'*! 2013


7/7

fizica corpului solid lab 3

Documents