[工學(xué)]第四章畫法幾何-資料下載頁
2025-10-04 17:50本頁面
【正文】 阻效應(yīng) 。 1 1 2 212nnnn??? ???ddvdJ nqd E d E?dJ nq E nq v???疇外電場強度 Ea,疇內(nèi)電場強度 Eb ()d b aV E l E d l d E? ? ? ?dabaEEdlEE???dvl? ?8 霍耳效應(yīng) ? 概念 把通有電流的半導(dǎo)體放在均勻磁場中 ， 設(shè)電場沿 x方向 ， 電場強度為 Ex； 磁場方向和電場垂直 ，沿 z方向 ， 磁感應(yīng)強度為 Bz，則在垂直于電場和磁場的十 y或一 y方向?qū)a(chǎn)生一個橫向電場Ey， 這個現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng) 。 霍耳電場 Ey與電流密度 Jx和磁感應(yīng)強度 Ex成正比： 或： 稱為霍耳系數(shù) y H x zE R J B?yHxzERJB?? 一種載流子的霍耳效應(yīng) ? 橫向霍耳電場對載流子的作用與洛倫茲力作用相抵消時，達到穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定時，霍耳電場應(yīng)滿足： ? x方向的電流： n型半導(dǎo)體，附加電場 Ey沿y軸負方向 p 型半導(dǎo)體，附加電場 Ey沿y軸正向 zxy BqqE ??xx nqJ ???xx pqJ ??nqR H1??pqRH1?yHxzERJB?? 橫向霍耳電場的存在 ， 穩(wěn)定時 y方向沒有電流 ， 電流仍沿 x方向 ， 合成電場不再沿 x方向 ， 電場和電流在垂直磁場方向的 xy平面有一夾角 θ稱為霍耳角 。 對 p型半導(dǎo)體 ， E偏向十 y方向 ， 霍耳角為正 對 n型半導(dǎo)體， E偏向一y方向，霍耳角為負 xyp EEtg ??xyn EEtg ???? 兩種載流子的霍耳效應(yīng) ? 半導(dǎo)體中同時有兩種載流子時 ， 穩(wěn)定下橫向電流應(yīng)為零 ， 而空穴和電子電流分別并不為零 。 電子和空穴電流密度分別包含兩部分：由洛倫茲力引起的 y方向電流和由霍耳電場引起的在 y方向載流子電流密度 ， 分別為： 由 J1+J2=0 其中： b=?n/?p BEnqBEpqBJBJJ xnxpxnxnxpxp 221 ???? ????ynp qEnpJ )(2 ?? ??zxnpnpy BEnpnpE??????? 22xnp qEnpJx )( ?? ??22 2221( ) ( )y p nHx z p nE p n p n bRJ B q p n q p n b????? ?? ? ???yHxzERJB?? 純凈半導(dǎo)體 ， 或是溫度在本征范圍內(nèi)的雜質(zhì)半導(dǎo)體 ， RH＜ 0， 隨著溫度的增高 ， n及 p增多 ， RH的絕對值減小 。 ? P型半導(dǎo)體 ， 當溫度在雜質(zhì)導(dǎo)電范圍內(nèi) ， 導(dǎo)帶中電子數(shù)很少 ， RH＞ 0； 溫度升高本征激發(fā)的載流子隨之產(chǎn)生增加 ， 在 p＝ nb2時 ， RH＝ 0； 溫度再升高 ， pnb2時 RH＜ 0， 所以 p型半導(dǎo)體 ， 當溫度從雜質(zhì)導(dǎo)電范圍過渡到本征范圍時 ， RH改變符號 。 ? n型半導(dǎo)體，不管在什么溫度，空穴數(shù)不會比電子多，所以 RH＜ 0， 不會變符號 22222)()(1nbpqnbpnpnpqBEERnpnpzxyH ???????????? 霍耳效應(yīng)的應(yīng)用 ? 測定載流子濃度和遷移率 n型和 p型半導(dǎo)體的霍耳系數(shù)符號相反 ， 也即霍耳電壓 VH的正負相反 ， 所以 ， 由霍耳電壓的正負可以判別半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型 。 可以通過測量霍耳電壓和半導(dǎo)體尺寸 ， 測出電導(dǎo)率 ， 求出載梳子濃度 p或 n， 求出霍耳遷移率 。 ? 霍耳器件 9. 磁阻現(xiàn)象 ? 概念： 在與電流垂直的方向加磁場后，沿外加電場方向的電流密度有所降低，即由于磁場的存在，半導(dǎo)體的電阻增大，這個現(xiàn)象稱為 磁阻效應(yīng) 磁阻效應(yīng)分為物理磁阻效應(yīng)和幾何磁阻效應(yīng)兩種 ? 物理磁阻效應(yīng) ? 磁場洛倫茲力產(chǎn)生霍耳電場的共同作用使載流子作弧形運動 ， 散射幾率增大 ， 平均自由時間減小 ， 遷移率下降 ， 電導(dǎo)率減低 ， 電阻率增大 。這個因素引起電阻率的變化很小 ， 如不計速度的統(tǒng)計分市 ， 即平均自由時間與速度無關(guān)時 ， 不顯示橫向磁阻效應(yīng) 。 ? 考慮載流子速度統(tǒng)計分布 ， 對于某一速度的載流子 ， 如霍耳電場的作用與洛倫茲力的作用剛好抵消時 ， 那么小于和大于此速度的載流子沿相反方向偏轉(zhuǎn) 。 因而沿外加電場方向運動的載流子數(shù)目減少 ， 所以電阻率增大 ， 表現(xiàn)出 橫向磁阻效應(yīng) 。 ? 同時考慮兩種載流子 ， 即使不計載流子速度的統(tǒng)計分布 ， 外加磁場時兩種載流子往相反方向偏轉(zhuǎn) ， 也顯示出橫向磁阻效應(yīng) 。 穩(wěn)定時 ， 雖合成電流仍沿外加電場的方向 ， 但沿 y方向電子和空穴電流各自不為零 ， 因而總的合成電流減低 ， 相當于電導(dǎo)率減小 ， 電阻率增大 。 ? 幾何磁阻效應(yīng) ? 磁阻效應(yīng)還與樣品的形狀有關(guān) ， 不同幾何形狀的樣品 ， 在同樣大小的磁場作用下 ， 其電阻不同 ， 這個效應(yīng)稱為 幾何磁阻效應(yīng) 。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1