Praktikum: Der Halleffekt bei Halbleitern
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Arbeitsauftrag
1) Im ersten theoretischen Teil des Praktikums geht es darum einige mathematische und physikalische Zusammenhänge zu klären.
2) Im zweiten Teil sollen mit Hilfe des Hall-Effektes einige Eigenschaften von Germanium gemessen werden.
- 1) Begründe mit Hilfe passender Formeln
Die Hallspannung ist groß, wenn:
- die Stromstärke [math]I[/math] groß ist,
- die Dicke [math]d[/math] des Leiters gering ist,
- die Geschwindigkeit [math]v[/math] der Ladungsträger hoch ist,
- die Ladungsträgerdichte [math]\rho_N[/math] gering ist.
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- 2) Messen des Hall-Effektes
- MATERIAL: Hall-Effekt-Messplatte, Festmagnet, Netzgerät, Stromstärkemessgerät, Spannungsmessgerät, Kabel.
- Zur quantitativen Untersuchung des Hall-Effektes benötigt man ein Magnetfeld einer bekannten Feldstärke [math]H[/math] bzw. Flußdichte [math]B[/math]. Messt daher zunächst die Flußdichte des Magneten mit Hilfe der Hall-Sonde. (VORSICHT mit den Neodym-Magneten, sie haften extrem stark an anderen Magneten! Quetschgefahr der Finger! Magnetstreifen werden gelöscht!)
- Messt die Hallspannung für die fünf verschiedenen Stromstärken 10mA, 20mA, ... , 50mA.
- a) Begründet mit einer Zeichnung und einem Text welches Vorzeichen die Ladungsträger im Germanium haben müssen. Vergleicht das mit einem Metall.
- b) Berechnet aus den fünf Messwerten die Hall-Konstante von Germanium,
- c) Berechnet aus den Messwerten die Ladungsträgerdichte von Germanium. Informiert euch über das molare Volumen von Germanium und berechnet so die Anzahl der Ladungsträger im Verhältnis zur Anzahl der Atomrümpfe.
- d) Berechnet die Geschwindigkeit der Ladungsträger im Germanium in Abhängigkeit von der Stromstärke.
