霍尔效应在半导体中特别显著原因是因为半导体的什么?

霍尔效应在半导体中特别显著原因是因为半导体的什么?,第1张

霍尔效应在半导体中特别显著原因是因为半导体的霍尔系数系数比金属大得多,半导体的载流子浓度远比金属的载流子浓度小,所以采用半导体材料作霍尔元件灵敏度较高。

一个与x轴平行放置的p型半导体,添加x正方向的电场与z正方向的磁场。则可理解为多子向x正方向移动,可判断在磁场作用下空穴向y轴负方向移动,形成由y轴负方向到y轴正方向的电场,达到平衡时霍尔电势差为由y轴负方向到正方向。

可是如果是n型半导体,多子为电子,在x正方向电场作用下向x轴负方向移动,在磁场作用下向y轴负方向移动,因此形成了由y轴正方向到负方向的霍尔电势差。

因此,霍尔效应可用于判断半导体类型。

扩展资料

霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现,如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电流(Iv),该磁场的方向垂直于所施加电压的方向,那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH),人们将这个电压叫做霍尔电压。

好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路 (导体) 的两侧,就会产生电压差。这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒体,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。

在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。

霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔(E.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。[1]当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断。在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场,电场力与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,这个现象称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。

霍尔效应是一种磁敏效应,一般在半导体薄片的长度X方向上施加磁感应强度为B的磁场,则在宽度Y方向上会产生电动势UH,这种现象即称为霍尔效应.UH称为霍尔电势,其大小可表示为:

UH=RH/d*IC*B (1)

式中,RH称为霍尔系数,由导体材料的性质决定;d为导体材料的厚度,IC为电流强度,B为磁感应强度.

设RH/d=K,则式(1)可写为:

UH=K*IC*B (2)

可见,霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比,K称霍尔系数.K值越大,灵敏度就越高;元件厚度越小,输出电压也越大.

霍尔系数:K=1/(n*q)式中,n为载流子密度,一般金属中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系数系数很小,霍尔效应不明显

而半导体中的载流子的密度比金属要小得多,所以半导体的霍尔系数系数比金属大得多,能产生较大的霍尔效,故霍尔元件不用金属材料而是用半导体!


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