【實(shí)驗(yàn)名稱】

霍爾效應(yīng)

【

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

】

1

．了解霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理以及有關(guān)霍爾器件對(duì)材料要求的知識(shí)。

2

．學(xué)習(xí)用“對(duì)稱測(cè)量法”

消除付效應(yīng)的影響，

測(cè)量試樣的

VH

—

IS

；和

VH

—

IM

曲線。

3

．確定試樣的導(dǎo)電類型、載流子濃度以及遷移率。

【

實(shí)驗(yàn)儀器

】

霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀

【

實(shí)驗(yàn)原理

】

霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)

帶電粒子

(

電子或空穴

)

被約束在固體材料中，

這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場(chǎng)的方

向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)，即霍爾電場(chǎng)。

對(duì)于圖

1

(

a

)所示的

N

型半導(dǎo)體試樣，若在

X

方向通以電流

1s

，在

Z

方向加磁場(chǎng)

B

，

試樣中載流子(電子)將受洛侖茲力

F

B

=

e

v

B

(

1

)

則在

Y

方向即試樣

A

、

A

?

電極兩側(cè)就開始聚積異號(hào)電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的附加電場(chǎng)一霍

爾電場(chǎng)。電場(chǎng)的指向取決于試樣的導(dǎo)電類型。對(duì)

N

型試樣，霍爾電場(chǎng)逆

Y

方向，

P

型試樣則沿

Y

方向，有：

Is

(X)

、

B

(Z)

E

H

(Y)?<0

(N

型

)

E

H

(Y)?>0

(P

型

)

顯然，

該電場(chǎng)是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，

當(dāng)載流子所受的橫向電場(chǎng)力

H

eE

與

洛侖茲力

eVB

相等時(shí)，樣品兩側(cè)電荷的積累就達(dá)到平衡，故有

H

eE

=

B

v

e

(

2

)

其中

H

E

為霍爾電場(chǎng)，

v

是載流子在電流方向上的平均漂移速度。

設(shè)試樣的寬為

b

，厚度為

d

，載流子濃度為

n

，則

bd

v

ne

Is

?

(

3

)

由(

2

)、(

3

)兩式可得

d

B

I

R

d

B

I

ne

b

E

V

S

H

S

H

H

?

?

?

1

(

4

)

即霍爾電壓

H

V

(

A

、

A

?

電極之間的電壓)與

IsB

乘積成正比與試樣厚度成反比。

比例系數(shù)

ne

R

H

1

?

稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應(yīng)強(qiáng)弱的重要參數(shù)，

總結(jié)

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