07_04_电导和霍耳效应-杭州电子子科技大学.PDF

固体物理讲义_第七章 半导体物理基础 07_04 电导和霍耳效应 1 半导体电导率   一般电场情况下，半导体的导电服从欧姆定律：j E ——  为电导率 半导体中可以同时有两种载流子 —— 电子和空穴载流子  电流密度：     j nqv pqv —— v , v 分别为空穴和电子在外场下获得的平均漂移速度       v  E   平均漂移速度和外场的关系：  ——  ,  是空穴和电子的迁移率    v  E    ,  —— 单位电场下载流子的平均漂移速度      电流密度：j nq E pq E   电导率：  nq pq   载流子的漂移运动是电场加速和半导体中散射的结果 —— 散射来自于晶格振动和杂质 温度较高时 —— 晶格振动对载流子的散射是主要的 温度较低时 —— 杂质的散射是主要的 迁移率 —— 决定于有效质量(加速作用)和散射几率 nq N Semiconductor   在杂质激发的范围，主要是一种载流子导电：  p q P Semiconductor   —— 图XCH007_007_01 为不同掺杂的Ge 样品导电率随温度变化的结果 1) 在低温范围，杂质激发的载流子起主要作用，载流子的数 目与掺杂的情况有关。因此不同掺杂样品的导电率是不同的； 2) 在高温范围，本征激发的载流子起主要作用，载流子的数 目与掺杂的情况无关，载流子只决定于材料的能带情况，因此 导电率趋于一致； 3) 在中间温度区间，温度升高时，导电率反而下降，因为杂 质已全部被电离，而本征激发还未开始，载流子的数目不再增 加。由于晶格散射随温度加强，使得载流子的迁移率下降。 2 半导体的霍耳效应 如图XCH007_008 所示，将半导体片置于xy 平面，电流沿x 方向，磁场垂直于半导体片沿z 方向。 空穴导电的P 型半导体，载流子受到的洛伦兹力：    F qv B —— F qv B y x z 在半导体片的两端形成正负电荷的积累，产生静电场E y 杭州电子科技大学 － 1 － 应用物理系 固体物理讲义_第七章 半导体物理基础 达到稳恒后，满足：qE qv B y x z 电流密度：j x pqv x 1 电场强度：E