BỘ MỘ N VẬ T LÍ CHẬ T RẬ N – ĐÍỆ N TỬ
KHỘẬ VẬ T LÍ
HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH VẬT LÍ CHẤT RẮN
(Tài liệu lưu hành nội bộ)
Hà Nội, 2020
2
MỤC LỤC
Bài 1. KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA ĐẦU ĐO HALL BÁN DẪN ................................... 5
1.1. MỤC ĐÍCH............................................................................................................ 5
1.2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT ................................................................................................. 5
1.2.1. Hiệu ứng Hall trong kim loại ............................................................................... 5
1.2.2. Hiệu ứng Hall trong bán dẫn ............................................................................... 6
1.2.3. Phương pháp đo Van der Pauw .......................................................................... 7
1.3. THỰC HÀNH......................................................................................................... 9
1.3.1. Thiết bị và sơ đồ thực nghiệm ............................................................................ 9
1.3.2. Nhiệm vụ thực hành ......................................................................................... 10
Bài 2. KHẢO SÁT ĐƯỜNG ĐẶC TRƯNG VÔN-AMPE CỦA ĐIỐT BÁN DẪN ............ 12
2.1. MỤC ĐÍCH.......................................................................................................... 12
2.2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT ............................................................................................... 12
2.2.1. Lớp chuyển tiếp p-n .......................................................................................... 12
2.2.2. Đặc trưng Von - Ampe của điốt ........................................................................ 15
2.2.3. Các loại điốt chính và ứng dụng. ....................................................................... 16
2.3. THỰC HÀNH....................................................................................................... 17
2.3.1. Thiết bị và sơ đồ thực nghiệm .......................................................................... 17
2.3.2. Nhiệm vụ thực hành ......................................................................................... 18
2.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG ............................................................................................ 20
Bài 3. ĐƯỜNG CONG TỪ TRỄ CỦA SẮT TỪ ......................................................... 21
3.1. MỤC ĐÍCH.......................................................................................................... 21
3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................................. 21
3.2.1. Vật liệu sắt từ .................................................................................................... 21
3.2.2. Các thông số từ được xác định từ đường cong từ trễ ...................................... 23
3.3. THỰC HÀNH....................................................................................................... 25
3.3.1. Thiết bị thí nghiệm ............................................................................................ 25
3.3.2. Nhiệm vụ thực hành ......................................................................................... 25
3.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG ............................................................................................ 29
Bài 4. XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ CURIE CỦA FERIT TỪ ................................................ 30
4.1. MỤC ĐÍCH.......................................................................................................... 30
4.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................................. 30
4.2.1. Vật liệu sắt từ và nhiệt độ Curie ....................................................................... 30
3
4.2.2. Mạch từ và từ trở .............................................................................................. 31
4.3. THỰC HÀNH....................................................................................................... 32
4.3.1. Thiết bị thí nghiệm ............................................................................................ 32
4.3.2. Nhiệm vụ thực hành ......................................................................................... 34
4.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG ............................................................................................ 35
Bài 5. KHẢO SÁT VÀ LẬP ĐƯỜNG CONG CHUẨN CỦA MÁY ĐƠN SẮC ................. 36
5.1. MỤC ĐÍCH.......................................................................................................... 36
5.2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT ............................................................................................... 36
5.3. THỰC HÀNH....................................................................................................... 38
5.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG ............................................................................................ 39
Bài 6. KHẢO SÁT TRANSISTOR VÀ TẠO THIÊN ÁP CHO TRANSISTOR ................... 40
6.1. MỤC ĐÍCH.......................................................................................................... 40
6.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................................. 40
6.3. THỰC HÀNH....................................................................................................... 40
6.3.1. Thiết bị và sơ đồ thực nghiệm .......................................................................... 40
6.3.2. Nhiệm vụ thực hành ......................................................................................... 41
6.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG ............................................................................................ 42
Bài 7. MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR MẮC EC ...................................... 43
7.1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ...................................................................................... 43
7.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................................. 43
7.3. THỰC HÀNH....................................................................................................... 47
7.3.1. Dụng cụ và sơ đồ thí nghiệm ............................................................................ 47
7.3.2. Nhiệm vụ thực hành ......................................................................................... 47
7.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG ............................................................................................ 48
Bài 8. THIẾT KẾ MẠCH TẠO DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG TRANSISTOR ................... 49
8.1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ...................................................................................... 49
8.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................................. 49
8.3. THỰC HÀNH....................................................................................................... 51
8.3.1. Thiết bị thí nghiệm ............................................................................................ 51
8.3.2. Nhiệm vụ thực hành ......................................................................................... 52
8.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG ............................................................................................ 53
PHỤ LỤC I: QUI CÁCH LƯU DỮ LIỆU ......................................................................... 54
PHỤ LỤC II: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH VẼ ĐỒ THỊ ORIGIN ................. 55
PHỤ LỤC III: NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................... 60
4
5
Bài 1. KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦẬ ĐẦU ĐỘ HALL
BÁN DẪN
1.1. MỤC ĐÍCH
• Nắm được lý thuyết hiệu ứng Hall.
• Nắm được phương pháp đo Van Der Pauw.
• Thực hành đo hệ số Hall.
1.2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.2.1. Hiệu ứng Hall trong kim loại
Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lí làm xuất hiện hiệu điện thế trên hai cạnh đối
diện của một vật dẫn có dạng mặt phẳng khi áp dụng một từ trường vuông góc với bề
mặt vật dẫn đang có dòng điện chạy qua (Hình 1).
Hiệu ứng Hall được giải thích dựa vào bản chất của dòng điện chạy trong vật dẫn.
Giả sử có một hạt mang điện tích q chuyển động với vận tốc 𝑣 trong từ trường 𝐵
󰇍
sẽ chịu
tác dụng của lực Lorentz 𝐹
= 𝑞[𝑣 × 𝐵
󰇍
]. Nếu hướng của 𝑣 vuông góc với 𝐵
󰇍
thì dưới tác
dụng của lực Lorentz sẽ xảy ra sự lệch của các hạt mang theo phương vuông góc với 𝑣
và 𝐵
󰇍
, do đó sẽ xuất hiện sự phân bố điện tích không gian và xuất hiện điện trường 𝐸
󰇍
vuông góc với 𝑣 và 𝐵
󰇍
. Trong trạng thái dừng, lực điện trường 𝑞𝐸
󰇍
tác dụng lên hạt mang
điện cân bằng với lực Lorentz:
𝐹
= 𝑞𝐸
󰇍
= 𝑞[𝑣 × 𝐵
󰇍
]. (1)
Hình 1: Sơ đồ giải thích hiệu ứng Hall