雪体物理学黄尾第七章半辱体电予论20050406 2.半导体的霍耳效应 如图XCH007008所示,将半导体片置于XY平面内,电流沿X方向,磁场垂直于半导体片沿Z方 向 如果是空穴导电的P型半导体,载流子受到的洛伦兹力:F=×B,F,=-q,B 因此在半导体片的两端形成正负电荷的积累,从而产生静电场:E, B1 当达到稳恒后,满足关系:qE,=q,B 电流密度:J2=PqVx 电场强度:E,=一B2--——霍耳系数 如果是电子导电的N半导体:E,=-1,B )半导体的霍耳系数与载流子浓度成反比,所以半导体的霍耳效应比金属强得多; 2)由测量霍耳系数可以直接测得载流子浓度,并且可以确定载流子的种类;霍耳系数为正:空穴 导电,霍耳系数为负,电子导电 3)根据电导和载流子浓度的测量结果,与理论计算的结果进行比较可以获得带隙宽度、杂质电离 能和杂质浓度等信息。 如图XCH007009所示为几种不同掺杂N型Ge半导体样品,根 据霍耳效应测得电子浓度温度的变化曲线。 LTemperature 温度较低:在杂质激发的范围,各种样品的电子浓度不同 中间区域:温度的升高电离的所有的施主,本征激发不太明显, 曲线表现出比较平坦 左边温度较高区域:本征激发的载流子开始占主要地位,因此不 同掺杂的样品,半导体的载流子数目一致。 H Temperature 1/T REVISED TIME: 0S-5-2 CREATED BY XCH固体物理学_黄昆_第七章 半导体电子论_20050406 2. 半导体的霍耳效应 如图 XCH007_008 所示，将半导体片置于 XY 平面内，电流沿 X 方向，磁场垂直于半导体片沿 Z 方 向。 如果是空穴导电的 P 型半导体，载流子受到的洛伦兹力： F qv B K K K = × ， Fy = −qvxBz 因此在半导体片的两端形成正负电荷的积累，从而产生静电场： Ey 当达到稳恒后，满足关系： qEy = qvxBz 电流密度： x pqvx j = 电场强度： y xBz j pq E 1 = —— pq 1 ——霍耳系数 如果是电子导电的 N 半导体： y xBz j nq E 1 = − 1） 半导体的霍耳系数与载流子浓度成反比，所以半导体的霍耳效应比金属强得多； 2） 由测量霍耳系数可以直接测得载流子浓度，并且可以确定载流子的种类；霍耳系数为正：空穴 导电，霍耳系数为负，电子导电； 3） 根据电导和载流子浓度的测量结果，与理论计算的结果进行比较可以获得带隙宽度、杂质电离 能和杂质浓度等信息。 如图 XCH007_009 所示为几种不同掺杂 N 型 Ge 半导体样品，根 据霍耳效应测得电子浓度温度的变化曲线。 温度较低：在杂质激发的范围，各种样品的电子浓度不同 中间区域：温度的升高电离的所有的施主，本征激发不太明显， 曲线表现出比较平坦。 左边温度较高区域：本征激发的载流子开始占主要地位，因此不 同掺杂的样品，半导体的载流子数目一致。 REVISED TIME: 05-5-23 - 2 - CREATED BY XCH