c.霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)

實(shí)驗(yàn)題目：通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁實(shí)驗(yàn)?zāi)康模旱臐舛群瓦w移速度，以及了解霍爾效應(yīng)測(cè)試中的各種副效應(yīng)及消除方法。實(shí)驗(yàn)儀器：QS-H霍爾效應(yīng)組合儀，小磁針，測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)原理一、通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)量磁霍爾效應(yīng)裝置如圖2.3.1-1和圖2.3.1-2所示。將一個(gè)半導(dǎo)體薄片放在垂直于它的磁場(chǎng)中(B的方向沿z軸方向)，當(dāng)沿y方向的電極A、A’上施加電流I時(shí)，薄片內(nèi)定向移動(dòng)的載流子(設(shè)平均速率為u)受到力FB的作用，F(xiàn)B=qu 無(wú)論載流子是負(fù)電荷還是正電荷，F(xiàn)B的方向均沿著x兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)電位差形成一個(gè)電場(chǎng)。電場(chǎng)使載流子又受到一個(gè)與FB方向相反的電場(chǎng)力F，F(xiàn)E＝qE=qVBB’/ 其中b為薄片寬度，F(xiàn)E隨著電荷累積而增大，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)FE＝FB，即quB=qVBB’/b 這時(shí)在BB’兩側(cè)建立的電場(chǎng)稱為霍爾電場(chǎng)相應(yīng)的電壓稱為霍爾電壓電極B、另一方面，射載流子濃度為n,薄片厚度為d,則電流強(qiáng)度Iu的關(guān)系為I 由(3)和(4)

1nq

R

1，

Rd

R稱為霍爾系數(shù)它體現(xiàn)了材料的霍爾效應(yīng)大小根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的元件稱為在應(yīng)用中，(6)常以如下形式出現(xiàn)VBBKH

式中

Rd

稱為霍爾元件靈敏度，I稱為控制電大??；并且若知載流子類型(n型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子，P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為空穴),則由VBB’的正負(fù)可測(cè)出磁場(chǎng)方向，反之，若已知磁場(chǎng)方向，則可判者直流電都可。指示交流電時(shí)，得到的霍爾電壓也是交變的，(7)中的I和VBB’二 霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的副效速率u服從統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，速度小的載流子受到的力小于霍爾電場(chǎng)作用動(dòng)勢(shì)VE，這種現(xiàn)象稱為愛(ài)延效應(yīng)。這種效應(yīng)建立需要一定時(shí)間，如果采用極B、B’不可能絕對(duì)對(duì)稱焊在霍爾片兩側(cè)產(chǎn)生的。由于目前生產(chǎn)工藝水平較高，不等位電動(dòng)勢(shì)很小，故一般可以忽略，也可以用一個(gè)電位器加以平衡(圖2.3.1-1中電位器R1)?？梢酝ㄟ^(guò)改變IS和磁場(chǎng)B的方向消除大多數(shù)付效應(yīng)。具體說(shuō)在規(guī)定電流和磁場(chǎng)正反方向后，分別測(cè)量下列四組不同方向的ISB組合的VBB’,即-VBB’=----VBB’=-電導(dǎo)率測(cè)量方法如下圖所示。設(shè)B’C間距離為L(zhǎng)，樣品橫截面積為S=bd，流經(jīng)樣品電流為IS，在零磁場(chǎng)下，測(cè)得B’C間電壓為VB’C,根據(jù)歐姆定律可以求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所示。測(cè)試儀由勵(lì)磁恒流源IM，樣品工作恒流源IS，數(shù)字電流表，數(shù)字毫伏表等將測(cè)試儀上IM輸出，IS輸出和VH輸入三對(duì)接線柱分別與實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)應(yīng)接線IM不變，IM＝0.45A，IS取1.00,1.50……,4.50mA，測(cè)繪VH-IS曲線，計(jì)RH保持IS不變，取IS＝4.50mA，IM取0.100,0.150……,0.450mA，測(cè)繪VH-在零磁場(chǎng)下，取IS=0.1mA，測(cè)VB’C(即V)確定樣品導(dǎo)電類型，并求n數(shù)據(jù)記錄VH(平均----------VH(平均----------斷開(kāi)Im開(kāi)關(guān)，即Im=0，調(diào)節(jié)Is=0.10mA，測(cè)得霍爾片電路如圖：測(cè)得VH>0，由左手定則和定則判定，載流子為空穴，故霍爾片為p型數(shù)據(jù)處理保持Im不變，取Im＝0.45A，Is1.00,…,4.50mA,測(cè)繪VH-Is曲線，計(jì)RHVHA *AB由 Rd，保持Is不變Is＝4.50mA，Im0.100,0.150…,0.450mA，測(cè)繪VH-VH=A *A-B斷開(kāi)Im開(kāi)關(guān)，即Im0Is=0.10mA，測(cè)得確定樣品導(dǎo)電類型，并求n，μ，σ在數(shù)據(jù)記錄圖中，已判斷霍爾元件為n載流子濃度 遷移速率遷移率 實(shí)驗(yàn)總結(jié)方法判斷B與元件法線是否一致？答：由于 ，無(wú)論