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时间:2020-09-26
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1、第八章半导体的磁性质--霍尔效应掌握半导体的霍尔效应了解半导体的磁阻效应主要内容:1学时1.P型半导体霍耳效应的形成过程一、P型半导体霍尔效应§8-1半导体的霍尔效应把通有电流的半导体放在均匀的磁场中,电场沿x方向磁场沿z方向,和样品垂直,则在样品的+y或-y将产生一个横向的电场Ey,即霍尔效应。不考虑载流子的速度的统计分布,具有相同的速度;其次,样品的温度是均匀的。BzdbVHIlBAzyx○+_fεxfLfεy电场力:fε=qEx磁场力:fL=qVxBzy方向的电场强度为:εy平衡后:fεxfLqεy令:(RH)P为P型材料的霍尔系数。2.求霍尔系数(RH)P和载流子浓度p设
2、样品长度为l,宽度为b,厚度为d:VH为霍尔电压3.求霍尔角θ及空穴迁移率μ和电导率σεxεyqεyfLεθP型材料:J横向电场的存在,使得在有垂直的磁场时,电场和电流不在同一个方向。两者之间的夹角称为霍尔角θ。迁移率和磁场及霍尔角的关系是:X方向的电压y方向的电压εxεyεJ两种载流子同时存在霍尔效应?有四种横向电流分量:-y方向+y方向1/TRH(-)(2)p型半导体●饱和区●过渡区T↑,p-nb2↓但p-nb2>0,RH>0当nb2=p时,RH=0T↑↑,nb2>p,RH<0但nb2↑,
3、RH
4、↑当时,RH达到负的最大值1/TRH(+)(+)(-)(-)●本征区(3)N型半
5、导体●饱和区●温度再升高,少子浓度升高无论温度多高,RH始终小于0,并且随T升高,始终下降。1/TRH(-)(-)●ND或NA升高,RH下降,RH~T变化规律一样四、霍尔效应的应用1.判别极性,测半导体材料的参数2.霍尔器件3.探测器§8.2半导体的磁阻效应由于磁场的存在引起电阻的增加,称这种效应为磁阻效应。一、磁阻效应的类型按电磁场的关系分纵向磁阻效应:B//,磁阻变化小,不产生VH横向磁阻效应:B,磁阻变化明显,产生VH按机理分:由于电阻率变化引起的R变化—物理磁阻效应由于几何尺寸l/s的变化引起的R变化—几何磁阻效应磁阻的大小:或二、物理磁阻效应1.一种载流子P型:
6、电场加在x方向,磁场在z方向达到稳定时:εxvxlfqεyV<VxV>VxVVx的空穴:偏向磁场力作用的方向只考虑一种载流子的材料的磁阻效应,通常用:Tm为磁阻系数H为霍尔迁移率,它表示载流子在单位磁场强度下的偏转强度2.同时考虑两种载流子Bz=0、=x时,电子逆电场方向运动,形成电场方向电流Jn空穴沿电场方向运动,形成电场方向电流Jp总电流:J0=Jn+Jp–+JJpJn(a)JnJp+++–––εy(b)J+–BzBz0时,沿x方向的总电流应是两电流的矢量之和电阻升高此种磁阻效应表示为:为横向磁阻系数RHo为弱磁场时的霍尔系
7、数所谓弱场,一般指:0为无磁场时的电导率三、几何磁阻效应1.长条样品(N型)Bz=0,=xBz0IJBzEEJIIBx2.园盘形样品称为Corbion效应ILBzTimeislimited.AlthoughtherearemanyinterestingthingsIwanttoteachyou,wehavetomakean…End!EditedbyProf.Dr.J.Zhu
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