Эффект Холла.

Гальваномагнитными эффектами называют кинематические явления, которые возникают при одновременном действии электрического и магнитного полей. ЭХ заключается в возникновении ЭДС в направлении, которое перпендикулярно току при помещении образца в поперечное поле.

На U-й движущийся в магнитном поле заряд действует сила Лоренса . Направление F определяется правилом левой руки, правого буравчика. лежат в одной плоскости.

.

При пропускании электрического тока через полупроводник поперечная разница потенциалов равна 0. При подаче поперечного Е магнитного поля с индукцией В на боковых гранях возникает разность потенциалов Ux, называемая ЭДС Холла.
Для относительно слабых полей ЭДС Холла - постоянная Холла.В – индукция магнитного поля

J – плотность тока. а – расстояние между поперечными гранями.

Под действием происходит отклонение зарядов от первоначального направления действия к одной из граней образца и их накопление. Эти заряды создают поперечное электрическое поле, препятствующее дальнейшему их накоплению под действием . В соответствии равновесия = .

Зная Ux, можно определить концентрацию свободных носителей и их знак.

Выражение для Ux выводится в предположении, что все носители заряда двигаются с одинаковой скоростью. Это выполняется в металлах и вырожденных полупроводниках, где распространение носителей заряда по энергии подчиняется статистике Ф-Д.

В невырожденных полупроводниках энергия (скорость) носителей заряда может изменяться в широких пределах => носители выносятся на боковую грань с различной скоростью. Кроме того, необходимо учесть механизм рассеяния, для этого вводят коэффициент:

В примесных полупроводниках знак Rx определяется знаком основных носителей.

У полупроводника со смешенным типом проводимости Rx меньше чем у полупроводника с одним типом проводимости и знак Rx (Ux) определяется знаком заряда носителей, подвижность и концентрация которых больше.

Для примесных полупроводников с 1-м типом проводимости в области низких t-p можно определить подвижность носителей заряда.

ЭХ измеряется в слабых магнитных полях. Если очень сильное поле => «закругливание» носителей под действием силы Лоренса.
Критерием слабого магнитного поля является условие М – подвижность.

Особый интерес представляют измерения температурной зависимости коэффициента Холла, т к позволяет определить такие параметры, как энергию акт-ции примесей и ширину ЗЗ.

Полупроводник p-типа:

В области температур Rx >0, т к проводимость дырочная. При переходе к собственной проводимости к-т Холла меняет свой знак, т к подвижность электронов > p(Мn>Mp).

Область применения ЭХ достаточно обширна: измерение магнитного поля, датчики давления и др.

областями истока и стока отсутствует и, следовательно, заметный ток стока появляется только при определённой

Дата добавления: 2015-10-31