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用霍尔效应判断半导体种类

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2019-12-25 13:46:06【
霍尔效应能够测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数,以及判别资料的导电类型,是研究半导体资料的重要手段。还能够用霍尔效应丈量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流通成交流电流并对它进行调制、扩大。用霍尔效应制造的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的丈量。 霍尔电势差是这样发生的:当电流IH经过霍尔元件(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发生一个洛沦兹力 (3-14-1) 式中q为电子电荷。洛沦兹力使电荷发生横向的偏转,因为样品有鸿沟,所以有些偏转的载流子将在鸿沟堆集起来,发生一个横向电场E,直到电场对载流子的效果力FE=qE与磁场效果的洛沦兹力相抵消为止,即 (3-14-2) 这时电荷在样品中活动时将不再偏转,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,据此能够判别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。经过样品电流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。在使用中一般写成 UH=KHIHB. (3-14-5) 份额系数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,所以都用半导体资料作为霍尔元件。KH与片厚d成反比,所以霍尔元件都做的很薄,一般只需0.2mm厚。 由(3-14-5)式能够看出,知道了霍尔片的灵敏度KH,只需别离测出霍尔电流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。