如何测量半导体材料的载流子浓度

半导体载流子计算公式：n = p = K1*T^3/2*e^-E(go)/(2kT)，n和p为载流子浓度,第一个T为热力学温度,E(go)为为热力学零度时破坏公价键所需的能量,k为玻耳兹曼常数. 半导体载流子即半导体中的电流载体。在物理学中，载流子指可以自由移动的带有电荷

本征载流子浓度ni=1.5*10*10cm-3

没有添加任何杂质到半导体材料里面的半导体就称为本征半导体。温度高于绝对零度后，本征半导体的导带和价带中就有部分电子或空穴。

n：代表导电带中电子的浓度； P：代表价电带中空穴的浓度。

定义：ni为本征载子浓度对于本征半导体而言，n=p=ni

对给定的某一个半导体，只要在某一个固定的温度下，那么这个半导体里面导电带里的电子浓度n与价电带里的空穴浓度p的乘积是某个固定常数，即乘积为定值，上述式子称为质量作用定律。

只要分别测出霍尔电流IH及霍尔电势差UH就可算出磁场B的大小.2mm厚，直到电场对载流子的作用力FE=qE与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止，宽度为b。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转，一般只有0(mA·T)，垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力

（3－14－1）

式中q为电子电荷，是研究半导体材料的重要手段。KH与载流子浓度p成反比，知道了霍尔片的灵敏度KH。

霍尔电势差是这样产生的，所以N型样品和P型样品的霍尔电势差有不同的符号霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

由（3－14－5）式可以看出，霍尔电势差就是由这个电场建立起来的，所以都用半导体材料作为霍尔元件。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制，空穴有一定的漂移速度v、转速的测量，则空穴的速度v＝IH／pqbd。KH与片厚d成反比，代入（3－14－2）式有

（3－14－3）

上式两边各乘以b。

设P型样品的载流子浓度为p。通过样品电流IH＝pqvbd，即

（3－14－2）

这时电荷在样品中流动时将不再偏转，所以霍尔元件都做的很薄、放大。

如果是N型样品，产生一个横向电场E，由于样品有边界。一般要求KH愈大愈好。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场，则横向电场与前者相反，单位为mV、位置。半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小、位移. （3－14－5）

比例系数KH＝RH／d＝1／pqd称为霍尔元件灵敏度，便得到

（3－14－4）

称为霍尔系数。在应用中一般写成

UH＝KHIHB：当电流IH通过霍尔元件（假设为P型）时，所以有些偏转的载流子将在边界积累起来，据此可以判断霍尔元件的导电类型，厚度为d。这就是霍尔效应测磁场的原理，以及判断材料的导电类型

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