吉林师范大学：物理教学实验课件（PPT讲稿）材料物理——变温霍尔效应

变温霍尔效应

变温霍尔效应

1879年，霍尔（E.H.HalI)在研究通有电流的导三体在磁场中受力的情况时，发现在垂直于磁场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为“霍尔效应”1985年德国克利青发现量子霍耳效应获得诺贝尔奖。一口1998年普林斯顿大学的崔琦、斯坦福大學的Laughlin，哥偷比亞大學的Stormer因研究量子霍尔液体获得诺贝尔奖

 1879年，霍尔(E.H.Hall)在研究通有电流的导 体在磁场中受力的情况时，发现在垂直于磁 场和电流的方向上产生了电动势，这个电磁 效应称为“霍尔效应” 。  1985年德国克利青发现量子霍耳效应获得诺 贝尔奖。  1998年普林斯顿大学的崔琦、斯坦福大學的 Laughlin，哥倫比亞大學的Stormer因研究量子 霍尔液体获得诺贝尔奖

口半导体是指具有中等程度导电性的材料其电导率一般在10~10°（Q·m）口金属是指良导体，电导率的量级10（Q·m）口绝缘体是指具有极低电导率的材料10-10~10-20(Q·m)

 半导体是指具有中等程度导电性的材料， 其电导率一般在  金属是指良导体，电导率的量级  绝缘体是指具有极低电导率的材料 ( ) 7 1 10 −   m ( ) 1 6 4 10 ~ 10 m − −   ( ) 1 0 2 0 1 10 ~ 10 − − −  m

在相同电流强度和磁感应强度的条件下，半导体材料的霍耳效应比金属大多个数量级左右。这是因为半导体的载流子浓度比金属的自由电子浓度要小许多数量级。因此，在半导体和金属中要得到相同电流强度，半导体载流子的速度就要大许多。而速度大，所受的洛伦兹力就大，与之相平衡的静电力就大所以霍耳效应就大

 在相同电流强度和磁感应强度的条件下，半 导体材料的霍耳效应比金属大多个数量级左 右。这是因为半导体的载流子浓度比金属的 自由电子浓度要小许多数量级。因此，在半 导体和金属中要得到相同电流强度，半导体 载流子的速度就要大许多。而速度大，所受 的洛伦兹力就大，与之相平衡的静电力就大， 所以霍耳效应就大

口半导体的电导率介于导体和绝缘体之间。以室温下的铜和硅为例，后者小13个量级且金属电阻随温度增加而增加，半导体则随温度增加减小，即温度越高，导电性越好

 半导体的电导率介于导体和绝缘体之间。以 室温下的铜和硅为例，后者小13个量级。 且金属电阻随温度增加而增加，半导体则随 温度增加减小，即温度越高，导电性越好

利用霍尔效应，可以确定半导体的导电类型和载流子浓度，利用霍尔系数和电导率的联合测量，可以用来研究半导体的导电机构（本征导电和杂质导电）和散射机构（晶格散射和杂质散射），进一步确定半导体的迁移率、禁带宽度、杂质电离能等基本参数

 利用霍尔效应，可以确定半导体的导电类型 和载流子浓度，利用霍尔系数和电导率的联 合测量，可以用来研究半导体的导电机构 (本征导电和杂质导电)和散射机构(晶格散 射和杂质散射)，进一步确定半导体的迁移 率、禁带宽度、杂质电离能等基本参数

在绝对零度条件下，半导体的电子全部束缚在原子，能量低，处于价带。温度升高时部分电子由于热运动，脱离原子的束缚，进入导带。所以温度升高，半导体的电导率升高。而金属温度升高导致电子与原子以及电子与电子的碰撞加剧，电导降低，电阻增加

 在绝对零度条件下，半导体的电子全部束缚 在原子上，能量低，处于价带。温度升高时， 部分电子由于热运动，脱离原子的束缚，进 入导带。所以温度升高，半导体的电导率升 高。  而金属温度升高导致电子与原子以及电子与 电子的碰撞加剧，电导降低，电阻增加

口根据霍尔效应原理制成的霍尔器件，可用于磁场和功率测量，也可制成开关元件，在自动控制和信息处理等方面有着广泛的应用

根据霍尔效应原理制成的霍尔器 件，可用于磁场和功率测量，也 可制成开关元件，在自动控制和 信息处理等方面有着广泛的应用

实验目的口1了解半导体中霍尔效应的产生原理、霍尔系数的推导及测量过程中副效应的产生和消除；口2.掌握霍尔效应的测量方法。通过测量数据处理判别样品的导电类型，计算霍尔系数载流子浓度、电导率、霍尔迁移率等；口3.在对原理了解的基础上对霍尔效应的应用有更深刻地认识

实验目的  1.了解半导体中霍尔效应的产生原理、霍尔 系数的推导及测量过程中副效应的产生和消 除；  2.掌握霍尔效应的测量方法。通过测量数据 处理判别样品的导电类型，计算霍尔系数、 载流子浓度、电导率、霍尔迁移率等；  3.在对原理了解的基础上对霍尔效应的应用 有更深刻地认识

实验原理口没有人工掺杂的半导体称为本征半导体，本征半导体中的原子按照晶格有规则地排列，产生周期性势场在这一周期势场的作用下，电子的能级展宽成准连续的能带

没有人工掺杂的半导体称为本征半 导体，本征半导体中的原子按照晶 格有规则地排列，产生周期性势场。 在这一周期势场的作用下，电子的 能级展宽成准连续的能带。 实验原理