一块 N 型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示。已知其单位体积内的电子

一块 N 型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示。已知其单位体积内的电子,第1张

⑴ 电势较高,(2)由I=nebdv和 得 ,所以侧面的电势差与其中的电流成正比,(3)0.02T

试题分析:⑴电子在洛伦兹力作用下向侧面C移动,故 电势较高           

(2)假设定向移动速度为v,

由 ,q="nebdvt" 可得 I=nebdv                 

稳定时有:                             

可得 ·                                            

由于B、n、e、d均为定值 ,所以侧面的电势差与其中的电流成正比  

(3)由上可知                                

代入数据可得:B=0.02T                                

点评:本题中左手定则判定电子的偏转方向,找到电势高的面,随着电荷的积累,两面间电压增大,最终稳定后电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡,根据平衡,结合电流的微观表达式,可得出两个侧面的电势差与其中的电流的关系.

将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(日的方向沿z轴方向),当沿y方向的电极A.4'上施加电流1时,薄片内定向移动的 载流子(没平均速率为u)受到洛伦兹力的作用。无论载流子是负电荷还是正电荷,均在洛伦兹力的作用下,我流子发生偏称,产生电面积累,从而在蒲片B,B,两侧产生一个电位差,形成一个电场E,电场使载流子又受到一个与洛伦益力方向相反的电场力,达到稳定状态时,两力相等。此时两侧的电压称为霍尔电压。

1)载流子浓度

m.e 1,B Rye

2)载流予迁移率 μ=R,σ

迁移率(mobditv)暑指单位电场强度下所产生的载流子平均漂移速度。它的单位是厘米*/(伏·秒)即cm*/V s。

3)电导率的测量 0= V。bd IgL

(1)判断半导体的类型

P型半导体 N型半导体

(2)测量磁场霍耳电压 U = R d L.B

V

1、半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中,磁场方向垂直于薄片。当有电流I流过薄片时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势eh,这种现象称为霍尔效应,该电动势称为霍尔电势,上述半导体薄片称为霍尔元件。

2、原理简述如下:激励电流I从a、b端流入,磁场B由正上方作用于薄片,这时电子e的运动方向与电流方向相反,将受到洛仑兹力FL的作用,向内侧偏移,该侧形成电子的堆积,从而在薄片的c、d方向产生电场E。电子积累得越多,FE也越大,在半导体薄片c、d方向的端面之间建立的电动势EH就是霍尔电势。

3、由实验可知,流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强,霍尔电势也就越高。磁场方向相反,霍尔电势的方向也随之改变,因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。


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