2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：霍爾（Hall）效應(yīng)

1、霍爾（Hall）效應(yīng)2霍 耳 效 應(yīng)霍爾（Hall）效應(yīng)由于洛侖茲力作用，處于磁場中的載流導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生一橫向電場和橫向電壓的現(xiàn)象。1)現(xiàn)象：3縱向磁約束： 帶電粒子會像光在兩面鏡子間來回反射那樣，被限制在兩磁鏡之間的范圍內(nèi)。磁場由弱到強的配置稱為磁鏡。磁鏡磁鏡帶電粒子4 在地磁兩極附近，由于磁感線與地面垂直，外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內(nèi)，它們和空氣分子的碰撞產(chǎn)生的輻射就形成了極光。絢麗多彩的極光5在霍爾效應(yīng)中，霍爾電阻與 B 成正比。IBbdv+qf+- - - - - - - - - - -UH霍爾電阻：霍爾電壓2) 實驗規(guī)律：RH霍耳系數(shù)，由材料性質(zhì)決定。3) 理論解釋：6

2、霍爾器件：檢測載流子、測弱磁場等?！舅伎肌枯d流子換成電子，UH的方向？IBv-e+- - - - - - - - - - -f與正載流子情況相比，UH反向！74) 霍耳效應(yīng)的應(yīng)用(2)測量n，研究半導(dǎo)體載流子的濃度。(1)判斷半導(dǎo)體的類型I+ + +- - -P 型半導(dǎo)體+-+ + +- - - N 型半導(dǎo)體-I+-霍耳電壓8KMNR(4)磁流體發(fā)電基本原理示意圖 高溫高速的等離子氣體 垂直于氣流的方向上加有磁場 電極上獲得連續(xù)輸出的電能 導(dǎo)電管霍耳電勢差(3)測量磁場（高斯計）霍耳電壓9用電場使電子局限于半導(dǎo)體表面，形成二維電子氣 ?；魻栯娮枇孔踊毫孔踊魻栃?yīng)2 條件1）低溫（K）2）強磁

3、場（10T）1發(fā)現(xiàn)1980年，德國物理學(xué)家馮克利青（K.Von.Klitzing） 從金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管中發(fā)現(xiàn)了量子霍耳效應(yīng)（1985Nobel Prize）（一）整數(shù)量子霍耳效應(yīng)10量子霍爾效應(yīng)曲線BRH234經(jīng)典霍爾電阻11磁場變化時霍爾電阻以臺階形式變化臺階高度等于物理常數(shù)h/e2 除以整數(shù)n。h/e2 25k。下面帶峰的曲線表示歐姆電阻，在每個平臺處趨于消失。234量子霍爾效應(yīng)12 分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)1發(fā)現(xiàn)2 條件1）更低溫度2）更強磁場，3表達(dá)式崔琦1998諾貝爾物理學(xué)獎分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)崔琦（D.C.Tsui）和施特默1982年發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng) (1998Nobel Prize)131/32/51320.1K分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng) 崔琦和施特默1982 1998Nobel Prize14199