第八章半导体的磁效应朱俊ppt课件.ppt

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1、第八章半导体的磁性质--霍尔效应掌握半导体的霍尔效应了解半导体的磁阻效应主要内容：1学时1.P型半导体霍耳效应的形成过程一、P型半导体霍尔效应§8-1半导体的霍尔效应把通有电流的半导体放在均匀的磁场中，电场沿x方向磁场沿z方向，和样品垂直，则在样品的+y或-y将产生一个横向的电场Ey，即霍尔效应。不考虑载流子的速度的统计分布，具有相同的速度；其次，样品的温度是均匀的。BzdbVHIlBAzyx○+_fεxfLfεy电场力：fε=qEx磁场力：fL=qVxBzy方向的电场强度为：εy平衡后：fεxfLqεy令：（RH）P为P型材料的霍尔系数。2.求霍尔系数(RH)P和载流子浓度p设

2、样品长度为l，宽度为b，厚度为d：VH为霍尔电压3.求霍尔角θ及空穴迁移率μ和电导率σεxεyqεyfLεθP型材料：J横向电场的存在，使得在有垂直的磁场时，电场和电流不在同一个方向。两者之间的夹角称为霍尔角θ。迁移率和磁场及霍尔角的关系是：X方向的电压y方向的电压εxεyεJ两种载流子同时存在霍尔效应？有四种横向电流分量：－y方向+y方向1/TRH(－)(2)p型半导体●饱和区●过渡区T↑,p-nb2↓但p-nb2>0，RH>0当nb2=p时，RH＝0T↑↑，nb2>p，RH<0但nb2↑，

3、RH

4、↑当时，RH达到负的最大值1/TRH(+)(+)(－)(－)●本征区(3)N型半

5、导体●饱和区●温度再升高，少子浓度升高无论温度多高，RH始终小于0，并且随T升高，始终下降。1/TRH(－)(－)●ND或NA升高，RH下降，RH～T变化规律一样四、霍尔效应的应用1．判别极性，测半导体材料的参数2．霍尔器件3．探测器§8.2半导体的磁阻效应由于磁场的存在引起电阻的增加，称这种效应为磁阻效应。一、磁阻效应的类型按电磁场的关系分纵向磁阻效应：B//，磁阻变化小，不产生VH横向磁阻效应：B，磁阻变化明显，产生VH按机理分：由于电阻率变化引起的R变化—物理磁阻效应由于几何尺寸l/s的变化引起的R变化—几何磁阻效应磁阻的大小：或二、物理磁阻效应1．一种载流子P型：

6、电场加在x方向，磁场在z方向达到稳定时：εxvxlfqεyV＜VxV＞VxVVx的空穴：偏向磁场力作用的方向只考虑一种载流子的材料的磁阻效应，通常用：Tm为磁阻系数H为霍尔迁移率，它表示载流子在单位磁场强度下的偏转强度2．同时考虑两种载流子Bz=0、=x时，电子逆电场方向运动，形成电场方向电流Jn空穴沿电场方向运动，形成电场方向电流Jp总电流：J0=Jn+Jp–+JJpJn(a)JnJp+++–––εy(b)J+–BzBz0时，沿x方向的总电流应是两电流的矢量之和电阻升高此种磁阻效应表示为：为横向磁阻系数RHo为弱磁场时的霍尔系

7、数所谓弱场，一般指：0为无磁场时的电导率三、几何磁阻效应1．长条样品(N型)Bz=0，=xBz0IJBzEEJIIBx2．园盘形样品称为Corbion效应ILBzTimeislimited.AlthoughtherearemanyinterestingthingsIwanttoteachyou,wehavetomakean…End!EditedbyProf.Dr.J.Zhu