Эффект Холла. Козлов В.И - 2 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

ЭФФЕКТ ХОЛЛА
Изучается зависимость ЭДС Холла в полупроводниковом образце от напряженности
магнитного поля, определяется электропроводность образца, концентрация носителей тока и
некоторые другие параметры.
Введение
Общие сведения. Экспериментальное исследование эффекта Холла является
эффективным методом изучения движения электрических зарядов, обуславливающих
электрический ток в проводниках как с металлической, так и с полупроводниковой
проводимостью. Эффект Холла несет информацию о таких важнейших характеристиках
проводников, как концентрация носителей тока и знак носителей тока. В полупроводниках он
позволяет установить принадлежность полупроводника к
n
-типу (с электронной
проводимостью) или к
p
-типу (с дырочной проводимостью), благодаря чему является одним
из важнейших методов исследования полупроводников.
Эффект Холла заключается в следующем. Пусть образец имеет форму прямоугольной
пластинки длиной
l
, шириной
b
и толщиной
d
(рис. 1).
l
D
C
d
•
•
•
•
b
Рис. 1. Геометрия образца для исследования эффекта Холла.
Если вдоль длины образца (направление оси
y
) пропустить электрический ток
I
,
перпендикулярно плоскости пластинки (направление оси
x
) приложить магнитное поле
B
,
то в направлении, перпендикулярном
I
и
B
(направление оси
z
), возникнет электрическое
поле, называемое полем Холла, с напряженностью
Холла
E
(рис. 2). На практике, как правило,
поле Холла характеризуют разностью потенциалов, которую измеряют между
симметричными точками
C
и
D
на боковых поверхностях образца. Эта разность
потенциалов называется холловской разностью потенциалов
Холла
U
или ЭДС Холла
Холла
ε
.
Введение в теорию эффекта Холла. В классической теории проводимости эффект
Холла объясняется тем, что в магнитном поле на движущиеся электрические заряды
действует сила Лоренца, величина и направление которой определяется векторным
выражением
[ ]
BeF
⋅=
v
, (1)
где
B
- индукция магнитного поля,
v
- скорость движения зарядов, e – заряд носителей тока
с учетом знака: “+e” – для дырочной проводимости, “-e” – для электронной проводимости.
3
                                                   3


                                   ЭФФЕКТ ХОЛЛА

      Изучается зависимость ЭДС Холла в полупроводниковом образце от напряженности
магнитного поля, определяется электропроводность образца, концентрация носителей тока и
некоторые другие параметры.
                                       Введение

      Общие сведения. Экспериментальное исследование эффекта Холла является
эффективным методом изучения движения электрических зарядов, обуславливающих
электрический ток в проводниках как с металлической, так и с полупроводниковой
проводимостью. Эффект Холла несет информацию о таких важнейших характеристиках
проводников, как концентрация носителей тока и знак носителей тока. В полупроводниках он
позволяет установить принадлежность полупроводника к n -типу (с электронной
проводимостью) или к p -типу (с дырочной проводимостью), благодаря чему является одним
из важнейших методов исследования полупроводников.
      Эффект Холла заключается в следующем. Пусть образец имеет форму прямоугольной
пластинки длиной l , шириной b и толщиной d (рис. 1).

                                   d                       •   C

                                           А                       B
                                       •                           •
                               b
                                                           •   D

                                                       l
                Рис. 1. Геометрия образца для исследования эффекта Холла.
                                                                                       
       Если вдоль длины образца (направление оси y ) пропустить электрический ток I ,
                                                                                       
перпендикулярно плоскости пластинки (направление оси x ) приложить магнитное поле B ,
                                        
то в направлении, перпендикулярном I и B (направление оси z ), возникнет электрическое
                                               
поле, называемое полем Холла, с напряженностью E Холла (рис. 2). На практике, как правило,
поле Холла характеризуют разностью потенциалов, которую измеряют между
симметричными точками C и D на боковых поверхностях образца. Эта разность
потенциалов называется холловской разностью потенциалов U Холла или ЭДС Холла     ε   Холла
.

      Введение в теорию эффекта Холла. В классической теории проводимости эффект
Холла объясняется тем, что в магнитном поле на движущиеся электрические заряды
действует сила Лоренца, величина и направление которой определяется векторным
выражением
                                                      
                                               F = e[ v ⋅ B ] ,                         (1)
                                   
где B - индукция магнитного поля, v - скорость движения зарядов, e – заряд носителей тока
с учетом знака: “+e” – для дырочной проводимости, “-e” – для электронной проводимости.

Страницы