Praktikum: Der Halleffekt bei Halbleitern

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.

Die Messplatte mit dem Germanium-Halbleiter.

Eine Skizze des Germaniumplättchens mit den Bezeichnungen.

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.

Links

• Wikipedia: Silber
• Wikipedia: Germanium