2022-2023学年高二物理竞赛课件：导体的霍尔效应

半导体的霍尔效应 半导体的霍尔效应 一、P型半导体霍尔效应 1. P型半导体霍耳效应的形成过程 Bz d b VH I l B A z y x ○ + _ fεx fL f εy 电场力：fε=qεx 磁场力：fL=qVxBz y方向的电场强度为：εy 平衡后： fεx fL qεy 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 令： （RH）P为P型材料的霍尔系数 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 考虑样品的尺寸：宽度b；厚度d VH为霍尔电压 ： 霍尔系数为： 在一定的外加磁场与电流下，测定霍尔电压，可得到 霍尔系数，从而可得到载流子浓度。 2. 霍尔角θ及空穴迁移率μ和电导率σ 横向霍尔电场的存在，使得在有垂直磁场下电场和电流 方向不在同一个方向上，两者之间有个夹角，即霍尔角。 εx εy qεy fL ε θ J 迁移率为： 电导率 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 假设对N型半导体加的磁场、电场与P型相同，达到稳态， y方向无净电荷流动 N型材料的霍尔系数 可以从霍尔系数的符号判断半导体材料的极性 三、两种载流子同时存在时霍尔效应 1．霍尔效应的形成过程及霍尔系数RH Note:霍尔系数的推导不能从受力平 衡推导，而是横向电流为零作为前提！ 有三种横向电流： ● 空穴在磁场力作用下，漂移 运动发生偏转，使电流产生横 向分量，形成的横向电流 ● 电子在磁场力作用下，漂移运动发生偏转，使电流产 生横向分量，形成的横向电流 ● 电子和空穴在y方向霍尔场作用下形成的电流 －y方向 +y方向 二、N型半导体的霍尔效应 1．霍尔效应的形成过程 电场力： 又 (1) y方向的空穴电流密度(Jp)y 假设稳定后，横向电场沿+y方向 洛仑磁力： (2) y方向上的电子电流密度(Jn)y $