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用霍爾效應(yīng)判斷半導(dǎo)體種類(lèi)

返回列表 來(lái)源：未知 瀏覽： 發(fā)布日期：2019-12-25 13:46:06【大 中 小】
霍爾效應(yīng)能夠測(cè)定載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)，以及判別資料的導(dǎo)電類(lèi)型，是研究半導(dǎo)體資料的重要手段。還能夠用霍爾效應(yīng)丈量直流或交流電路中的電流強(qiáng)度和功率以及把直流電流通成交流電流并對(duì)它進(jìn)行調(diào)制、擴(kuò)大。用霍爾效應(yīng)制造的傳感器廣泛用于磁場(chǎng)、位置、位移、轉(zhuǎn)速的丈量。 霍爾電勢(shì)差是這樣發(fā)生的：當(dāng)電流IH經(jīng)過(guò)霍爾元件（假設(shè)為P型）時(shí)，空穴有一定的漂移速度v，垂直磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷發(fā)生一個(gè)洛淪茲力 （3－14－1） 式中q為電子電荷。洛淪茲力使電荷發(fā)生橫向的偏轉(zhuǎn)，因?yàn)闃悠酚续櫆?，所以有些偏轉(zhuǎn)的載流子將在鴻溝堆集起來(lái)，發(fā)生一個(gè)橫向電場(chǎng)E，直到電場(chǎng)對(duì)載流子的效果力FE=qE與磁場(chǎng)效果的洛淪茲力相抵消為止，即 （3－14－2） 這時(shí)電荷在樣品中活動(dòng)時(shí)將不再偏轉(zhuǎn)，霍爾電勢(shì)差就是由這個(gè)電場(chǎng)建立起來(lái)的。 如果是N型樣品，則橫向電場(chǎng)與前者相反，所以N型樣品和P型樣品的霍爾電勢(shì)差有不同的符號(hào)，據(jù)此能夠判別霍爾元件的導(dǎo)電類(lèi)型。 設(shè)P型樣品的載流子濃度為p，寬度為b，厚度為d。經(jīng)過(guò)樣品電流IH＝pqvbd，則空穴的速度v＝IH／pqbd，代入（3－14－2）式有 （3－14－3） 上式兩邊各乘以b，便得到 （3－14－4） 稱(chēng)為霍爾系數(shù)。在使用中一般寫(xiě)成 UH＝KHIHB. （3－14－5） 份額系數(shù)KH＝RH／d＝1／pqd稱(chēng)為霍爾元件靈敏度，單位為mV/(mA·T)。一般要求KH愈大愈好。KH與載流子濃度p成反比。半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度遠(yuǎn)比金屬載流子濃度小，所以都用半導(dǎo)體資料作為霍爾元件。KH與片厚d成反比，所以霍爾元件都做的很薄，一般只需0.2mm厚。 由（3－14－5）式能夠看出，知道了霍爾片的靈敏度KH，只需別離測(cè)出霍爾電流IH及霍爾電勢(shì)差UH就可算出磁場(chǎng)B的大小。這就是霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)的原理。