怎样利用霍尔效应测量载流子,怎么利用霍尔效应测载流子的浓度

2020-11-23 08:53:25 字数 5562 阅读 6975

1楼:青丝染霜

只要分别测出霍尔电流ih及霍尔电势差uh就可算出磁场b的大小.2mm厚,直到电场对载流子的作用力fe=qe与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止,宽度为b。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转,一般只有0;(ma·t),垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力

(3-14-1)

式中q为电子电荷,是研究半导体材料的重要手段。kh与载流子浓度p成反比,知道了霍尔片的灵敏度kh。

霍尔电势差是这样产生的,所以n型样品和p型样品的霍尔电势差有不同的符号霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

由(3-14-5)式可以看出,霍尔电势差就是由这个电场建立起来的,所以都用半导体材料作为霍尔元件。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制,空穴有一定的漂移速度v、转速的测量,则空穴的速度v=ih/pqbd。kh与片厚d成反比,代入(3-14-2)式有

(3-14-3)

上式两边各乘以b。

设p型样品的载流子浓度为p。通过样品电流ih=pqvbd,即

(3-14-2)

这时电荷在样品中流动时将不再偏转,所以霍尔元件都做的很薄、放大。

如果是n型样品,产生一个横向电场e,由于样品有边界。一般要求kh愈大愈好。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场,则横向电场与前者相反,单位为mv、位置。

半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小、位移. (3-14-5)

比例系数kh=rh/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度,便得到

(3-14-4)

称为霍尔系数。在应用中一般写成

uh=khihb:当电流ih通过霍尔元件(假设为p型)时,所以有些偏转的载流子将在边界积累起来,据此可以判断霍尔元件的导电类型,厚度为d。这就是霍尔效应测磁场的原理,以及判断材料的导电类型

怎么利用霍尔效应测载流子的浓度

2楼:匿名用户

看是用范德堡法还是霍尔巴法了,都需要用到磁场,电流、电压源表,温度方便是常温还是变温,要看您的选择了,有疑问发邮件给我吧xf525@126.***.

如何利用霍尔效应测量磁场

3楼:anyway中国

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场eh。

电流is通过n型或p型霍尔元件,磁场b方向与电流is方向垂直,且磁场方向由内向外,对于n型半导体及p型半导体,分别产生的方向如左图和右图的霍尔电场eh(据此,可以判断霍尔元件的属性——n型或p型)。

霍尔电势差eh阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力fe与洛仑兹力fb相等时,霍尔元件两侧电荷的积累就达到动态平衡。

由于:fe=eeh,fb=evb,

因此:eeh=evb                   (1)

设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n ,则:

is=nevbd                  (2)

由(1)、(2)式可得:

霍尔电势差uh=ehb=(1/ne)(isb/d)=rh(isb/d)

rh=1/ne是材料的霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。

对于固定霍尔元件,厚度d固定,记kh为霍尔元件的霍尔系数,可得:

b=uh/khis                  (3)

因此,kh是常数,is为已知激励电流,只要测量出uh,就可以计算出磁感应强度b。

怎样利用霍尔效应测量交变电场?急!

4楼:匿名用户

霍尔效应装置如图2.3.1-1和图2.3.1-2所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(b的方向

沿z轴方向),当沿y方向的电极a、a’上施加电流i时,薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力fb的作用,

fb= q u b (1)

无论载流子是负电荷还是正电荷,fb的方向均沿着x方向,在磁力的作用下,载流子发生偏移,产生电荷积累,从而在薄片b、b’两侧产生一个电位差vbb’,形成一个电场e。电场使载流子又受到一个与fb方向相反的电场力fe,

fe=q e = q vbb’ / b (2)

其中b为薄片宽度,fe随着电荷累积而增大,当达到稳定状态时fe=fb,即

q ub = q vbb’ / b (3)

这时在b、b’两侧建立的电场称为霍尔电场,相应的电压称为霍尔电压,电极b、b’称为霍尔电极。

另一方面,射载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度i与u的关系为:

(4)由(3)和(4)可得到

(5)另,则

(6)r称为霍尔系数,它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。

在应用中,(6)常以如下形式出现:

(7)式中称为霍尔元件灵敏度,i称为控制电流。

由式(7)可见,若i、kh已知,只要测出霍尔电压vbb’,即可算出磁场b的大小;并且若知载流子类型(n型半导体多数载流子为电子,p型半导体多数载流子为空穴),则由vbb’的正负可测出磁场方向,反之,若已知磁场方向,则可判断载流子类型。

由于霍尔效应建立所需时间很短(10-12~10-14s),因此霍尔元件使用交流电或者直流电都可。指示交流电时,得到的霍尔电压也是交变的,(7)中的i和vbb’应理解为有效值。

n 霍尔效应实验中的付效应

在实际应用中,伴随霍尔效应经常存在其他效应。例如实际中载流子迁移速率u服从统计分布规律,速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力,向霍尔电场作用力方向偏转,速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力,向洛伦兹力方向偏转。这样使得一侧告诉载流子较多,相当于温度较高,而另一侧低速载流子较多,相当于温度较低。

这种横向温差就是温差电动势ve,这种现象称为爱延豪森效应。这种效应建立需要一定时间,如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差,如果采用交流电,则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立,可以减小测量误差。

此外,在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差,这是因为霍尔电极b、b’不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平较高,不等位电动势很小,故一般可以忽略,也可以用一个电位器加以平衡(图2.3.

1-1中电位器r1)。

我们可以通过改变is和磁场b的方向消除大多数付效应。具体说在规定电流和磁场正反方向后,分别测量下列四组不同方向的is和b组合的vbb’,即

+b, +i

vbb’=v1

-b, +i

vbb’=-v2

-b, -i

vbb’=v3

+b, -i

vbb’=-v4

然后利用得到霍尔电压平均值,这样虽然不能消除所有的付效应,但其引入的误差不大,可以忽略不计。

电导率测量方法如下图所示。设b’c间距离为l,样品横截面积为s=bd,流经样品电流为is,在零磁场下,测得b’c间电压为vb’c,则

5楼:匿名用户

霍尔效应是指当施加的外磁场垂直于半导体中流过的电流时,会在半导体垂直于磁场和电流的方向上产生霍尔电动势

霍尔效应法测磁场实验中如何判断霍尔半导体的载流子类型?

6楼:匿名用户

加相同的电流与磁场,不管是何种载流子,载流子偏转方向总是一样。(从宏观上考虑,即电流与磁场都相同了,则安培力也一定相同;从微观上看,空穴运动方向与电流相同,电子运动方向相反,但电荷也为负,最终负号抵消,洛伦兹力相同)

这样,载流子都是像同一侧堆积,若堆积的是空穴,则该侧电势会升高,若是电子则该侧电势降低。所以可以从霍尔电压的正负号来判断是何种类型的半导体。

怎样利用霍尔效应确定载流子电荷的正负

7楼:匿名用户

用左手定则,磁场方向穿过手心,四指方向为电流方向,拇指为电场方向,拇指指向负电荷一侧,此时为p型半导体,空穴型。若方向正好相反,则为n型半导体,也是电子型。

8楼:请不要删我

将电子沿直线射入在磁场中,电子会因所带电荷不同而有不同的运动轨迹。

9楼:匿名用户

没记错的话 右手法则? 这个书上有

用霍尔效应测量磁场

10楼:罂粟的眼泪

两种霍尔元件,一种开关型的,一种线性变化的。

在磁场中,电流流过霍尔元件的硅片,侧边会产生一个电压,线性元件的输出电压随外磁场而改变。

11楼:溪枫

(1)、n,p,n,电子,空穴。

(2)、霍尔效应原理:运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力的作用而引起的偏转,导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。

12楼:水芹翟元洲

半导体有p型与n型,霍尔元件一般用n型,电子迁移率大于空穴迁移率。

霍尔效应的原理是运动的载流子在磁场中受到洛伦兹力作用,受力方向垂直于运动方向,载流子会向导电方向垂直的部位聚集,导致产生电势差。

13楼:督书肖明

分为p型半导体和n型半导体

怎样用霍尔效应判断半导体种类

14楼:乐跑小子

霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数,以及判断材料的导电类型,是研究半导体材料的重要手段。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。

霍尔电势差是这样产生的:当电流ih通过霍尔元件(假设为p型)时,空穴有一定的漂移速度v,垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力

(3-14-1)

式中q为电子电荷。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转,由于样品有边界,所以有些偏转的载流子将在边界积累起来,产生一个横向电场e,直到电场对载流子的作用力fe=qe与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止,即

(3-14-2)

这时电荷在样品中流动时将不再偏转,霍尔电势差就是由这个电场建立起来的。

如果是n型样品,则横向电场与前者相反,所以n型样品和p型样品的霍尔电势差有不同的符号,据此可以判断霍尔元件的导电类型。

设p型样品的载流子浓度为p,宽度为b,厚度为d。通过样品电流ih=pqvbd,则空穴的速度v=ih/pqbd,代入(3-14-2)式有

(3-14-3)

上式两边各乘以b,便得到

(3-14-4)

称为霍尔系数。在应用中一般写成

uh=khihb. (3-14-5)

比例系数kh=rh/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度,单位为mv/(ma·t)。一般要求kh愈大愈好。kh与载流子浓度p成反比。

半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小,所以都用半导体材料作为霍尔元件。kh与片厚d成反比,所以霍尔元件都做的很薄,一般只有0.2mm厚。

由(3-14-5)式可以看出,知道了霍尔片的灵敏度kh,只要分别测出霍尔电流ih及霍尔电势差uh就可算出磁场b的大小。这就是霍尔效应测磁场的原理。