材料的電導(dǎo)性能-文庫(kù)吧
2025-07-21 07:49 本頁(yè)面
【正文】 應(yīng)。 沿試樣 x軸方向通入電流 I(電流密度 Jx),z軸方向上加一磁場(chǎng) Hz,那么在 y軸方向上將產(chǎn)生一電場(chǎng) Ey,這種現(xiàn)象稱 霍爾效應(yīng) 。 ① 霍爾效應(yīng)（復(fù)習(xí)左手定則和右手定則） 圖 41 霍爾效應(yīng)示意圖 Ey產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 ,霍爾系數(shù)（又稱霍爾常數(shù)） RH 霍爾效應(yīng)的起源： 源于磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電荷所產(chǎn)生的洛侖茲力，導(dǎo)致載流子在磁場(chǎng)中產(chǎn)生洛侖茲偏轉(zhuǎn)。該力所作用的方向既與電荷運(yùn)動(dòng)的方向垂直，也與磁場(chǎng)方向垂直。 zxHy HJRE ????m HH R? 霍爾系數(shù) RH=，即霍爾常數(shù)等于材料的電阻率 ρ與電子遷移率 μ的乘積。 霍爾系數(shù) RH有如下表達(dá)式： 對(duì)于半導(dǎo)體材料： n型： p型： enRiH1??空穴濃度電子濃度??????iiHiiHnenRnenR,1,1離子電導(dǎo)的特征是具有電解效應(yīng)。 利用電解效應(yīng)可以檢驗(yàn) 材料是否存在離子導(dǎo)電 可以判定載流子是正離子還是負(fù)離子 ② 電解效應(yīng) 法拉第電解定律：電解物質(zhì)與通過(guò)的電量成正比關(guān)系： 為法拉第常數(shù)為電化當(dāng)量為通過(guò)的電量為電解質(zhì)的量F；C；QgFQCQg /?? 離子電導(dǎo) ? 參與電導(dǎo)的載流子為離子 ， 有離子或空位 。 它又可分為兩類 。 ? 本征電導(dǎo)： 源于晶體點(diǎn)陣的基本離子的運(yùn)動(dòng) 。 離子自身隨著熱振動(dòng)離開晶格形成熱缺陷 。 從而導(dǎo)致載流子 ， 即離子 、 空位等的產(chǎn)生 ， 這尤其是在高溫下十分顯著 。 ? 雜質(zhì)電導(dǎo)： 由固定較弱的離子 （ 雜質(zhì) ） 的運(yùn)動(dòng)造成 ， 由于雜質(zhì)離子是弱聯(lián)系離子 ， 故在較低溫度下其電導(dǎo)也表現(xiàn)得很顯著 。 ?固有電導(dǎo) (本征電導(dǎo) )中，載流子由晶體本身的熱缺陷提供。 1 e x p ( / 2 )N N E k T?? 載流子濃度 (1)本征電導(dǎo)的載流子濃度 N1為單位體積內(nèi)離子結(jié)點(diǎn)數(shù)或單位體積內(nèi) 離子對(duì)的數(shù)目。 ?低溫下： kTE， 故 N較低 。 只有在高溫下 ，熱缺陷的濃度才明顯增大 ， 因此 ， 本征電導(dǎo)在高溫下才會(huì)顯著地增大 。 ?（ 2）雜質(zhì)電導(dǎo)的載流子濃度 ?雜質(zhì)電導(dǎo) （ extrinsic conduction） 的載流子濃度決定于雜質(zhì)的數(shù)量和種類 。 由于雜質(zhì)的存在 ， 不僅增加了載流子數(shù) ， 而且使點(diǎn)陣發(fā)生畸變 ， 使得離子離解能變小 。在低溫下 ， 離子晶體的電導(dǎo)主要是雜質(zhì)電導(dǎo) 。 很顯然 ， 雜質(zhì)含量相同時(shí) ， 雜質(zhì)不同產(chǎn)生的載流子濃度不同；而同樣的雜質(zhì) ， 含量不同 ， 產(chǎn)生的載流子濃度不同 。 ? 離子遷移率 ? 離子電導(dǎo)的微觀機(jī)構(gòu)為載流子 ─ 離子的擴(kuò)散 。 間隙離子處于間隙位置時(shí) ， 受周邊離子的作用 ， 處于一定的平衡位置 (半穩(wěn)定位置 )。 如要從一個(gè)間隙位置躍入相鄰間隙位置 ，需克服高度為 U0的勢(shì)壘完成一次躍遷 ， 又處于新的平衡位置上 。 這種擴(kuò)散過(guò)程就構(gòu)成了宏觀的離子 “ 遷移 ” 。 ? 由于 U0相當(dāng)大 ， 遠(yuǎn)大于一般的電場(chǎng)能 ， 即在一般的電場(chǎng)強(qiáng)度下 ， 間隙離子單從電場(chǎng)中獲得的能量不足以克服勢(shì)壘進(jìn)行躍遷 ， 因而熱運(yùn)動(dòng)能是間隙離子遷移所需能量的主要來(lái)源 。 ? 加上電場(chǎng)后，由于電場(chǎng)力的作用，使得晶體中間隙離子的勢(shì)壘不再對(duì)稱。正離子順電場(chǎng)方向， “ 遷移 ” 容易，反電場(chǎng)方向 “ 遷移 ” 困難。 離子電導(dǎo)率 ? (1)離子電導(dǎo)率的一般表達(dá)方式 ? σ=nqμ ? 如果本征電導(dǎo)主要由肖特基缺陷引起，其本征電導(dǎo)率為： ? Ws－可認(rèn)為是電導(dǎo)的活化能，它包括缺陷形成能和遷移能。電導(dǎo)率與之具有指數(shù)函數(shù)的關(guān)系。 )/ex p ( kTWA sss ???本征離子電導(dǎo)率一般表達(dá)式為： )/e x p ()/e x p ( 111 TBAkTWA ?????? 若有雜質(zhì)也可依照上式寫出： ? 一般 A2A1，但 B2B1，故有 exp(B2)exp(B1)這說(shuō)明雜質(zhì)電導(dǎo)率要比本征電導(dǎo)率大得多。 )/e x p ( 22 TBA ??? 影響離子電導(dǎo)率的因素 (1)溫度 呈指數(shù)關(guān)系 ， 隨溫度升高 ，電導(dǎo)率迅速增大 。 如圖： 注意：低溫下 ， 雜質(zhì)電導(dǎo)占主要地位 (曲線 1)， 高溫下 ， 本
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