Effet Hall dans les Semi- Conducteurs

MONNOYE Olivier
LE MOUEL Yannick
Effet Hall dans les Semi-
Conducteurs

Ce tp a pour but d’introduire la notion de semi-conducteur avec l’analyse du germanium,
dopé ou non.
Les applications des semi-conducteurs ont explosé au début du siècle avec les premiers
ordinateurs et outils électroniques. Diodes, processeurs, puces électroniques, tous ces
composants s’appuient sur les particularité de certains matériaux entre le métal et
l’isolant.
L’analyse de l’effet Hall permet de toucher du doigt le comportement de ces matériaux lors
que l’ont applique un champ magnétique et un champ électrique.
On notera particulièrement la différence entre les éléments de type n et de type p, qui
sont des éléments purs dopés aux électrons où aux trous.
Montage réalisé:

Mesure de la tension de Hall
Uh
:
à B =300 mT
constant en fonction de l'
intensité de commande:
La figure présente les axes suivant la disposition du module. Ha est la borne plus
raccordée à la borne + du voltmètre tandis que la borne Hb est reliée à la borne com du
voltmètre.
Le champ
B = B y
est suivant l’axe y croissant avec B=300mT,
Et ce pour n-Ge ainsi que pour p-Ge.
UH = RH
B I
d
Si
RH
est négatif les porteurs de
charge sont des électrons, sinon des trous (valable dans le métal).

Résultats des mesures:
On obtient ainsi:
I(mA) p U(mV) p I(mA) n U(mV) n
60,0 123,2 60,0 -123,2
55,0 112,1 55,0 -112,1
50,0 102,6 50,0 -102,6
45,0 92,3 45,0 -92,3
40,0 83,5 40,0 -83,5
35,0 72 35,0 -72
30,0 61,5 30,0 -61,5
25,0 51,8 25,0 -51,8
20,0 40,5 20,0 -40,5
15,0 30,1 15,0 -30,1
10,0 20 10,0 -20
5,0 10,5 5,0 -10,5
- 0,1 - -0,1
-5,0 -11,5 -5,0 11,5
-10,0 -22,3 -10,0 22,3
-16,0 -34,1 -16,0 34,1
-21,0 -44,7 -21,0 44,7
-27,0 -57,3 -27,0 57,3
-36,0 -75,5 -36,0 75,5
-44,0 -90,8 -44,0 90,8
-52,0 -109 -52,0 109
-62,0 -127,1 -62,0 127,1
Uh en fontion de I
y = 2,0667x - 0,6321
y = -2,0667x + 0,6321
-150
-100
-50
0
50
100
150
-80,0 -60,0 -40,0 -20,0 - 20,0 40,0 60,0 80,0
Intensité (en mI)
Tension (en mV)
Série1
Série2
Linéaire (Série1)
Linéaire (Série2)

Champ magnétique constant, intensité variable :
Pour n-Ge
RH
< 0 car la pente est négative donc ce sont des électrons.
Pour p-Ge
RH
> 0 car la pente est positive donc ce sont des trous.
Le silicium pur est un semi-conducteur intrinsèque. Les propriétés d'un semi-conducteur
(c'est-à-dire le nombre de porteurs, électrons ou trous) peuvent être contrôlées en le
dopant avec des impuretés. Un semi-conducteur présentant plus d'électrons que de trous
est alors dit de type N, tandis qu'un semi-conducteur présentant plus de trous que
d'électrons est dit de type P.
Il en va de même pour le Germanium qui est tout comme le silicium un semi-conducteur.
Mesure de la tension de Hall
UHà I =30 mA
enfonction du champ B:
B(mT) pU(mV)
pB(mT) nU(mV) n
-296 67,6 -300 -36,1
-278 62,5 -290 -35
-262 59,6 -267 -32,2
-246 55,7 -241 -29
-231 52,3 -220 -26,4
-215 48 -182 -21,7
-188 43,3 -167 -19,8
-165 37,1 -140 -16,5
-150 32,5 -100 -11,4
-130 27,7 -85 -9,6
-100 21,8 -53 -6,4
-70 15,5 -37 -5
-53 11,6 -20 -2,4
-20 5,4 -10 -1,3
-6 2,2
2 1,2 3 -0,93
6 0,2 12 0,37
15 -2,2 22 1,57
27 -5,4 29 3,67
41 -9 55 5,67
62 -14,4 87 9,77
100 -24,2 102 11,57
114 -27,9 142 16,67
134 -32,7 169 19,97
152 -37,1 184 21,87
174 -42,3 222 26,57
200 -48,2 243 29,17
221 -53 269 32,37
240 -57,2 292 35,17
260 -61,6 298 36,27
285 -66,5
300 -69,7