![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Эффект Холла. Физические явления, возникающие при одномерном действии на вещество электрического и магнитного полей называются гальваномагнитнымиФизические явления, возникающие при одномерном действии на вещество электрического и магнитного полей называются гальваномагнитными. Гальваномагнитные явления наблюдаются в электронных проводниках: металлах, полупроводниках, диэлектриках с электронной проводимостью. В ионных проводниках гальваномагнитные явления не возникают. Одно из гальваномагнитных явлений – эффект Холла. Его сущность заключается в следующем: под влиянием магнитного поля В, перпендикулярного к направлению тока I, поперек образца в направлении перпендикулярному току и магнитному полю возникает некоторая разность потенциалов – эдс Холла
Рисунок 71.1
Известно, что при движении носителей заряда в магнитном поле на них действует сила Лоренца
где е – заряд носителя (отрицательный для электронов, положительный для дырок); При протекании тока в полупроводнике дырки движутся по полю, Рассмотрим возникновение ЭДС Холла на примере электронного полупроводника (основные носители – электроны)– (рисунок 71.2)
Рисунок 71.2
При включении магнитного поля под действием силы Лоренца электроны отклоняются к границе образца, на которой расположен электрод N. В результате этого отклонения появляется поперечное электрическое поле Е, образованное электронами на грани Nи их недостатком на грани М. Заряды скапливаются на поверхности образца до тех пор, пока электрическое поле Е, связанное с ними, не уравновесит силу Лоренца
Разность потенциалов
а – ширина образца. Ток через образец А так как плотность тока, выраженная через концентрацию носителей
то
Подставив значение
и ЭДС Холла
Величина
Величина r зависит от механизма рассеяния и находиться в пределах от 1 до 2. Обычно r принимают равной 1. Таким образом, на основании измерения эффекта Холла можно определить концентрацию носителей с точностью до множителя порядка 1-2. Знак постоянной Холла совпадает со знаком основных носителей тока. Если ток переноситься электронами, Разность постоянной Холла, как видно, есть
Если проводимость в полупроводниковом материале осуществляется электронами и дырками, величина постоянной Холла
Подвижность носителей заряда – это скорость их дрейфа в электрическом поле единичной напряженности.
где Единицы подвижности: В собственном полупроводнике Значение Величина
Холловская подвижность с точностью до коэффициента Эффект Холла является одним из важнейших методов исследования полупроводников и металлов. Его измерения позволяют получить информацию о концентрации носителей заряда и их типе. Измерения эффекта Холла в широком температурном интервале в комплексе с другими исследованиями дают данные о температурной зависимости концентрации носителей и их подвижности, о строении энергетических зон, о положении примесных уровней. В полупроводниках концентрация носителей меньше, чем в металлах, поэтому постоянная Холла значительно выше. В металлах она не меняется с температурой, а в полупроводниковых материалах её величина изменяется и может наблюдаться изменение знака
|