华南理工university半导体物理第七章节演示课件.ppt

;第七章 半导体的磁效应; 霍尔效应;一种载流子的霍尔效应;;在电子导电和空穴导电这两种不同类型的半导体中，载流子的漂移运动方向是相反的，但磁场对它们的偏转作用力方向是相同的。结果在样品两侧积累的电荷在两种情况下符号相反，因此霍尔电场或霍尔电势差也是相反的。按照这个道理，由霍尔电势差的符号可以判断半导体的导电类型。 ⒈霍尔系数 实验表明:在弱磁场条件下，霍尔电场ε y与电流密度jx和磁感应强度Bx成正比,即;在稳定情况下，霍尔电场对电子的作用力与磁场的偏转力相抵消，即;图5.9 霍尔角;对于N型和P型半导体,电子和空穴的霍尔角分别为;在弱磁场条件下,霍尔角很小,上两式条件可写为μ B 1. 例如,对于N型硅样品，如果电子迁移率为0.135m2/V.s,则取B为0.5T,就可以认为满足弱磁场条件了.;第七章 半导体的磁效应;两种载流子的霍尔效应;1 N型半导体(电子霍尔效应) 设磁场为z方向(Bz)，电流为x方向(jn)x。则洛仑兹力方向为 -y方向，电子向-y方向聚集(偏转)。从而产生-y方向的霍尔电场εy 。 下面考虑载流子运动引起的各种电流。 ①由于在x方向有一恒定电场εx , 因此沿x方向电子的电流密度为;这一电流实际上是由磁场引起的,是洛仑兹力引起的偏移电流.;;2 P型半导体(空穴的霍尔效应) 情况类似于N型半导体,总的电流有三部分:;③偏移电流密度与样品电流密度的合电流密度;ⅲ 从而y方向必将产生一霍尔电场, 其产生的漂移电流平衡掉偏移电流，结果使y方向上的总电流为0，即:;②y方向上总的漂移电流为:; 在两种载流子同时导电的情况下，稳定以后， y方向的总电流为零，但是电子和空穴在y方向的电流并不分别为零。它们的电流大小相等，方向相反。;霍尔系数与温度T的关系 对于大多数半导体, μ n μ p,所以在下面的讨论中设b1. ⒈本征半导体,或者杂质半导体处于本征激发区时.由于 n=p=ni，所以有; ②随着温度的升高，电子不断由价带激发到导带，n逐渐增加,当p=nb2时,R=0. ③温度再升高,则pnb2,于是R0. 所以，当温度从杂质电离区 向本征区过渡时,P型半导体的霍尔系数将改变符号.;霍尔系数的修正; 此时，从平均的效果来看，载流??偏移运动的迁移率不再等同于电导现象中的迁移率μ n或μ p ，而可以引入一个新的迁移率—霍尔迁移率(μ H) 。此时;;同理可得霍尔角为:;第七章 半导体的磁效应;磁阻效应;