【實驗名稱】
霍爾效應
【
實驗目的
】
1
．了解霍爾效應實驗原理以及有關霍爾器件對材料要求的知識。
2
．學習用“對稱測量法”
消除付效應的影響，
測量試樣的
VH
—
IS
；和
VH
—
IM
曲線。
3
．確定試樣的導電類型、載流子濃度以及遷移率。
【
實驗儀器
】
霍爾效應實驗儀
【
實驗原理
】
霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起的偏轉。當
帶電粒子
(
電子或空穴
)
被約束在固體材料中，
這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方
向上產生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場，即霍爾電場。
對于圖
1
(
a
)所示的
N
型半導體試樣，若在
X
方向通以電流
1s
，在
Z
方向加磁場
B
，
試樣中載流子(電子)將受洛侖茲力
F
B
=
e
v
B
(
1
)
則在
Y
方向即試樣
A
、
A
?
電極兩側就開始聚積異號電荷而產生相應的附加電場一霍
爾電場。電場的指向取決于試樣的導電類型。對
N
型試樣，霍爾電場逆
Y
方向，
P
型試樣則沿
Y
方向，有：
Is
(X)
、
B
(Z)
E
H
(Y)?<0
(N
型
)
E
H
(Y)?>0
(P
型
)
顯然，
該電場是阻止載流子繼續向側面偏移，
當載流子所受的橫向電場力
H
eE
與
洛侖茲力
eVB
相等時，樣品兩側電荷的積累就達到平衡，故有
H
eE
=
B
v
e
(
2
)
其中
H
E
為霍爾電場，
v
是載流子在電流方向上的平均漂移速度。
設試樣的寬為
b
，厚度為
d
，載流子濃度為
n
，則
bd
v
ne
Is
?
(
3
)
由(
2
)、(
3
)兩式可得
d
B
I
R
d
B
I
ne
b
E
V
S
H
S
H
H
?
?
?
1
(
4
)
即霍爾電壓
H
V
(
A
、
A
?
電極之間的電壓)與
IsB
乘積成正比與試樣厚度成反比。
比例系數
ne
R
H
1
?
稱為霍爾系數，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數，
)
