半导体有一些特殊的性质。例如,可以利用半导体的电阻率与温度的关系来制作热敏元件(热敏电阻),用于自动控制;利用其光敏特性,可制成光敏元件用于自动控制,如光电池、光电池、光敏电阻等。
半导体还有一个最重要的特性。如果在纯半导体物质中适当掺入少量杂质,其电导率将增加数百万倍。这一特性可用于制造各种半导体器件,如半导体二极管、三极管等。
当半导体的一面做成P型区,另一面做成N型区时,在结附近形成一层具有特殊性质的薄层,一般称为PN结。图的上半部分分为P型半导体和N型半导体界面两侧的载流子扩散(用黑色箭头表示)。中间部分是PN结的形成过程,表示载流子的扩散效应大于漂移效应(蓝色箭头表示,红色箭头表示内建电场方向)。下部是PN结的形成。代表扩散和漂移之间的动态平衡。
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场EH。
电流IS通过N型或P型霍尔元件,磁场B方向与电流IS方向垂直,且磁场方向由内向外,对于N型半导体及P型半导体,分别产生的方向如左图和右图的霍尔电场EH(据此,可以判断霍尔元件的属性——N型或P型)。
霍尔电势差EH阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力FE与洛仑兹力FB相等时,霍尔元件两侧电荷的积累就达到动态平衡。
由于:
FE=eEH,FB=evB,
因此:
eEH=eVB (1)
设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n ,则:
IS=nevbd(2)
由(1)、(2)式可得:
霍尔电势差UH=EHb=(1/ne)(ISB/d)=RH(ISB/d)
RH=1/ne是材料的霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
对于固定霍尔元件,厚度d固定,记KH为霍尔元件的霍尔系数,可得:
UH=KHISB(3)
即:霍尔电势差UH与电流IS及磁感应强度B成正比。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)