Mode d emploi Appareil de base pour l étude de l effet Hall ( ) 1 Description

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1 04/99-V5-Pr- Mode d emploi a b 30 ma U ON COMP. OFF U H 3a 3b 4 Appareil de base pr l étude de l effet Hall ( ) 1 1V U HEATER H 5 6 U ϑ,10mv/ o C HEATER,3A 7 1 Sortie pr la tension de Hall Srce de crant Bton de réglage du crant transversal (a), entrée pr la tension d alimentation (b) 3 Compensation nterrupteur Marche/Arrêt (3a), bton de réglage de la compensation (3b) 4 Sortie pr la chute de tension sur le cristal de germanium 5 Bton-pssoir pr le chauffage, avec LED 6 Sortie de mesure de la température 7 Entrée du crant pr le chauffage et l électronique 8 Logement pr les plaques à circuit imprimé Dille multiple (8a), fenêtre (8b), perçages (8c) 9 Tige, avec butée 8a 8b 8c Description L appareil de base pr l étude de l effet Hall sert à étudier l effet Hall et la conductivité électrique sur des cristaux de germanium sur carte à circuit imprimé ( ) en fonction de la température. l met à disposition une srce de crant réglable pr le crant transversal à travers le cristal de Ge. On mesure la tension de Hall U H la chute de tension U sur le cristal de Ge. Pr l étude de l effet Hall, l appareil doit être disposé entre les pièces polaires du transformateur démontable (56 11 et suiv.). Le champ magnétique peut se mesurer avec la sonde B, direction tangentielle (516 60) à proximité immédiate du cristal. l est possible d enclencher une compensation électronique pr la compensation à zéro de la tension de Hall à température ambiante pr un crant transversal sélectionné. Pr le chauffage des cristaux de Ge, les méandres de chauffage dans les cartes à circuit imprimé sont alimentés en crant via l appareil de base pr l étude de l effet Hall. Une tension de sortie U ϑ proportionnelle à la température du cristal ϑ est générée simultanément. Une cpure automatique du chauffage à 165 C sert à protéger les cristaux de germanium plutôt fragiles. Remarque de sécurité Protection contre la décharge électrostatique (ESD): L électronique sensible de l appareil de base pr l étude de l effet Hall risque d être affectée, voire même endommagée, suite à une décharge d électricité statique. Choisir le lieu de travail tel qu aucune charge électrostatique ne puisse être délivrée par l opérateur et/ le matériel (éviter les moquettes et tte chose équivalente, veiller à l établissement d une liaison équipotentielle, mettre l expérimentateur à la terre). Dans le cas de dispositifs expérimentaux de grande taille avec de longs câbles de connexion agissant comme des antennes, l électronique sensible de l appareil de base pr l effet Hall peut être tellement perturbée par des champs électromagnétiques puissants que le fonctionnement correct n est provisoirement plus garanti. (par ex. tension de Hall incorrecte). Choisir des câbles de connexion aussi crts que possible. Exclure le fonctionnement de générateurs HF (téléphone sans fil) étrangers au montage expérimental dans la salle de travaux pratiques aux environs de celle-ci.

2 Page /4 Mode d'emploi Caractéristiques techniques Logement des cartes à circuit imprimé: Connexion: Sorties: Tension de Hall: Chute de tension via le cristal de Ge Dille multiple dilles de sécurité, 4 mm dilles de sécurité, 4 mm Srce de crant réglable et compensation de U H: Alimentation électrique 1 V, 50 ma, CC Raccord pr l alimentation: dilles de sécurité, 4 mm Plage de crant: de ma à env. 3 ma Tension de compensation: env. ±35 mv (pr =3mA) Chauffage et mesure de la température: Alimentation électrique 15 V, 3 A régulée en crant 1 V, 3 A raccord pr l alimentation: dilles de sécurité, 4 mm Sortie de mesure de la température: dilles de sécurité, 4 mm Calibrage de la température: ϑ= U C V Caractéristiques générales: Dimensions (sans tige): 75 mm 15 mm 50 mm Tige: 50 mm 10 mm Poids: 0,8 kg 3 Utilisation 3.1 Montage des cartes à circuit imprimé Disposition dans un champ magnétique homogène U ϑ,1mv/ C o ON U OFF 30 ma COMP. H U V U H HEATER Ge non dopé sur carte à circuit imprimé Ge doté p sur carte à circuit imprimé Ge doté n sur carte à circuit imprimé Trner la carte à circuit imprimé avec la face avec le cristal vers la face avant de l appareil de base. Enfoncer la place à circuit imprimé avec la fiche multiple dans la dille multiple de l appareil de base jusqu à ce que les tiges de serrage enclenchent dans les trs. 1 noyau en U avec jg paire de pièces polaires perforées bobines à 50 spires nséreràfondl appareildebaseaveclatigedansletrdu noyau, veiller à ce que la plaque à circuit imprimé soit bien parallèle au noyau en U. Monter la paire de pièces polaires perforées avec des pièces polaires additionnelles, amener les pièces polaires additionnelles jusqu aux pièces d écartement des plaques à circuit imprimé (bien faire attention de ne pas plier la carte à circuit imprimé). Matériel supplémentaire recommandé pr la mesure du champ magnétique: 1 sonde B, direction tangentielle

3 Mode d'emploi Page 3/4 4 Réalisation de l expérience 4.1 Mesure de la tension de Hall en fonction de la densité de flux magnétique, de la température du crant transversal (seulement pr le cristal de germanium dopé p n) 1 V 1V 30 ma U COMP. U H U H ON OFF HEATER 1 Ge doté p sur carte à circuit imprimé Ge doté n sur carte à circuit imprimé a) Alimentation en crant des bobines: 1 alimentation 0 V, 5 A, par ex é ventuellement 1 ampèremètre, 5 A pr le crant des bobines 3 A max B b) Alimentation du chauffage et de l électronique: 1alimentation15V,3Aréguléeen crant, par ex alimentation1V,3Aé ventuellement 1 ampèremètre, 3A 15 V, 5 A A N = 50 M E c) Alimentation de la srce de crant réglable: 1 alimentation 1 V, 50 ma, par ex eventuellement 1 ampèremètre, 50 ma pr le crant transversal à travers le cristal de Ge d) Sortie de mesure de la température: 1 voltmètre U 1,65 V Exemples d expériences: Choisir le crant transversal maximal (voir mode d emploi du cristal de germanium), enclencher la compensation et avec le bton de réglage de la compensation, procéder à la compensation à zéro de la tension de Hall. a) Variation du crant transversal : Choisir la densité de flux magnétique B le crant à travers les bobines d électroaimant, modifier le crant transversal puis mesurer la tension de Hall U H correspondante. e) Mesure de la tension de Hall: 1 voltmètre, U 100 mv f) Mesure du champ magnétique 1 sonde B, direction tangentielle adaptateur B teslamètre b) Variation de la densité de flux magnétique B: Modifier la densité de flux magnétique B le crant à travers les bobines d électroaimant et mesurer la tension de Hall U H correspondante. c)variationdelatempératureϑ: Choisir la densité de flux magnétique B le crant à travers les bobines d électroaimant. Actionner le bton-pssoir HEATER et tracer avec CASSY un enregistreur XY la tension de Hall U H enfonctiondela tension U ϑ à la sortie de mesure de la température.

4 Page 4/4 Mode d'emploi Mesuredelaconductivitéenfonctiondelatempérature 1 cristal de germanium non dopé U ON 30 ma COMP. OFF 1 Ge dopé p sur carte à circuit imprimé U H 1 Ge dopé n sur carte à circuit imprimé V 1V U H HEATER a) Alimentation du chauffage et de l électronique: 1alimentation15V,3Aréguléeen crant, par ex A max 1alimentation1V,3A éventuellement 1 ampèremètre, 3A b) Alimentation de la srce de crant réglable: 1 alimentation 1 V, 50 ma, par ex éventuellement 1 ampèremètre, 50 ma pr le crant transversal à travers le cristal de germanium c) Sortie de mesure de la température: 1 voltmètre U 1,65 V d) Mesure de la chute de tension sur le cristal de Ge: 1 voltmètre, U 3V Exemples d expériences: a) Variation du crant transversal : Modifier le crant transversal (voir mode d emploi du cristal de germanium) et mesurer la chute de tension U. c)variationdelatempératureϑ: Choisir le crant transversal (voir mode d emploi du cristal de germanium), actionner le bton-pssoir Heater et tracer avec CASSY un enregistreur XY la chute de tension U en fonction de la tension U ϑ à la sortie de mesure de la température. LEYBOLD DDACTC GMBH Leyboldstrasse 1 D-50354Hürth Phone (033) Telefax (033) info@leybold-didactic.de by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved

5 04/99-Pr- Mode d emploi Ge non dopé sur carte à circuit imprimé ( ) 6 Ge Prise multiple Pièces d écartement 3 Tiges de fixation 4 Cristal de Ge, non dopé 5 Filament chauffant en lacet 6 Sonde de température PT100 1 Description Combiné à l appareil de base pr l étude de l effet Hall ( ), l appareil permet de mesurer la conductivité du germanium non dopé en fonction de la température. L intervalle de bande du germanium peut se déterminer à partir des données de mesure. 3 Assignation des bornes Données techniques Crant transversal maximal: 4 ma Dimensions du cristal: 10 mm 0 mm 1mm Dimensions de la carte à circuit imprimé, y compris la prise multiple: 11,5 cm 11,5 cm 0,8 cm Remarques de sécurité Le cristal de Ge est très fragile, il se casse facilement: Manipuler la carte à circuit imprimé avec soin et ne la smettre à aucune sollicitation mécanique. Du fait de sa résistance spécifique élevée, le cristal de Ge est chauffé par la simple application d un crant transversal: Ne pas dépasser le crant transversal maximal =4mA. Trner le bton de réglage pr le crant transversal de l appareil de base pr l étude de l effet Hall jusqu à la butée gauche. a 1,a b 1,b c 1,c 4 Utilisation Filament chauffant en lacet Crant transversal à travers le cristal de Ge Sonde de température PT100 1 appareil de base pr l étude de l effet Hall Appareils de mesure et alimentations ainsi que spécifié dans le mode d emploi de l appareil de base pr l étude de l effet Hall Le montage dans l appareil de base pr l étude de l effet Hall et les connexions électriques sont décrits dans le mode d emploi de l appareil de base pr l étude de l effet Hall.

6 Page / Mode d'emploi Exemple d expérience Mesure de la conductivité en fonction de la température avec CASSY-S: Grandeurs mesurées: UA1: Tension à la sonde de température UB1: Chute de tension sur le cristal de germanium pr un crant transversal de ma Grandeurs dérivées: Conductivité: Température: Représentation: F nσ = H G 1 f K J ma 0mm σ= UB1 10mm 1mm T = 100K UA , K V T On a en effet pr des températures élevées (conductivité intrinsèque): Eg 1 nσ = nσ0 k T E g = 067, ev: k = 865, 10 5 ev K ntervalle de bande du germanium Constante de Boltzmann LEYBOLD DDACTC GMBH Leyboldstrasse 1 D Hürth Phone (033) Telefax (033) info@leybold-didactic.de by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved

7 04/99-Pr- Mode d emploi Ge doté p sur carte à circuit imprimé (586 85) 6 p-ge Prise multiple Pièces d écartement 3 Tiges de fixation 4 Cristal de Ge, dopé p 5 Filament chauffant en lacet 6 Sonde de température PT100 1 Description Combiné à l appareil de base pr l étude de l effet Hall ( ), l appareil permet de mesurer la tension de Hall et la conductivité électrique en fonction de la température. La concentration ainsi que la mobilité des porteurs de charge peuvent se déterminer à partir des données de mesure. l est en tre possible d étudier l influence du champ magnétique externe et du crant transversal à travers le cristal sur la tension de Hall. 3 Assignation des bornes Caractéristiques techniques Crant transversal maximal: env. 33 ma Dimensions du cristal: 10 mm 0 mm 1mm Dimensions de la carte à circuit imprimé, y compris la prise multiple: 11,5 cm 11,5 cm 0,8 cm a 1,a b 1,b c 1,c d 1,d Filament chauffant en lacet Crant transversal à travers le cristal de Ge Sonde de température PT100 TensiondeHall Remarques de sécurité Le cristal de Ge est très fragile, il se casse facilement: Manipuler la carte à circuit imprimé avec soin et ne la smettre à aucune sollicitation mécanique. Du fait de sa résistance spécifique élevée, le cristal de Ge est chauffé par la simple application d un crant transversal: Ne pas dépasser le crant transversal maximal =33mA. 4 Utilisation 1 appareil de base pr l étude de l effet Hall Appareils de mesure et alimentations ainsi que spécifié dans le mode d emploi de l appareil de base pr l étude de l effet Hall. Le montage dans l appareil de base pr l étude de l effet Hall et les connexions électriques sont décrits dans le mode d emploi de l appareil de base pr l étude de l effet Hall.

8 Page / Mode d'emploi Exemples d expériences 5.1 Tension de Hall U H en fonction du crant transversal à travers le cristal de germanium 5.4 ChutedetensionUet conductivité σ en fonction du crant transversal à travers le cristal de germanium 5. Tension de Hall U H en fonction de la densité de flux magnétique B 5.5 ChutedetensionUet conductivité σ en fonction de la densité de flux magnétique B 5.3 Tension de Hall U H en fonction de la température absolue T 5.6 ChutedetensionUet conductivité σ en fonction de la température absolue T LEYBOLD DDACTC GMBH Leyboldstrasse 1 D Hürth Phone (033) Telefax (033) info@leybold-didactic.de by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved

9 04/99-Pr- Mode d emploi Ge dopé n sur carte à circuit imprimé ( ) 6 n-ge Prise multiple Pièces d écartement 3 Tiges de fixation 4 Cristal de Ge, dopé n 5 Filament chauffant en lacet 6 Sonde de température PT100 1 Description Combiné à l appareil de base pr l étude de l effet Hall ( ), l appareil permet de mesurer la tension de Hall et la conductivité électrique en fonction de la température. La concentration ainsi que la mobilité des porteurs de charge peuvent être déterminées à partir des données de mesure. l est en tre possible d étudier l influence du champ magnétique externe et du crant transversal à travers le cristal sur la tension de Hall. 3 Assignation des bornes Caractéristiques techniques Crant transversal maximal: env. 33 ma Dimension du cristal: 10 mm 0 mm 1mm Dimensions de la plaque à circuit imprimé, y compris la prise multiple: 11,5 cm 11,5 cm 0,8 cm a 1,a b 1,b c 1,c d 1,d Filament chauffant en lacet Crant transversal à travers le cristal de Ge Sonde de température PT100 TensiondeHall Remarques de sécurité Le cristal de Ge est très fragile, il se casse facilement: Manipuler la carte à circuit imprimé avec soin et ne la smettre à aucune sollicitation mécanique. Du fait de sa résistance spécifique élevée, le cristal de Ge est chauffé par la simple application d un crant transversal: Ne pas dépasser le crant transversal maximal =33mA. 4 Utilisation 1 appareil de base pr l étude de l effet Hall Appareils de mesure et alimentations ainsi que spécifié dans le mode d emploi de l appareil de base pr l étude de l effet Hall. Le montage dans l appareil de base pr l étude de l effet Hall et les connexions électriques sont décrits dans le mode d emploi de l appareil de base pr l étude de l effet Hall.

10 Page / Mode d'emploi Exemples d expériences 5.1 Tension de Hall U H en fonction du crant transversal à travers le cristal de germanium 5.4 ChutedetensionUet conductivité σ en fonction du crant transversal à travers le cristal de germanium 5. Tension de Hall U H en fonction de la densité de flux magnétique B 5.5 ChutedetensionUet conductivité σ en fonction de la densité de flux magnétique B 5.3 Tension de Hall U H en fonction de la température absolue T 5.6 ChutedetensionUet conductivité σ en fonction de la température absolue T LEYBOLD DDACTC GMBH Leyboldstrasse 1 D Hürth Phone (033) Telefax (033) info@leybold-didactic.de by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved