第八章半导体的磁效应课件.ppt

,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。,Bz,d,b,VH,I,l,B,A,z,y,x,+,_,电场力：f=qEx,磁场力：fL=qVxBz,y方向的电场强度为：y,平衡后：,fx,fL,qy,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.求霍尔角及空穴迁移率和电导率,x,y,qy,fL,P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。,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,x,y,J,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/T,RH,(),(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，,RH0,T，nb2p，RH0,但nb2，|RH|,当,时，RH达到负的最大值,1/T,RH,(+),(+),(),(),本征区,(3)N 型半导体,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/T,RH,(),(),ND或NA升高，RH下降，RHT 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：电场加在x方向，磁场在z方向,达到稳定时：,x,vx,lf,qy,VVx,VVx,VVx的空穴：,运动偏向霍尔场作用的方向,VVx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,+,J,Jp,Jn,(a),Jn,Jp,+,+,+,y,(b),J,+,Bz,Bz0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，=x,Bz0,I,J,Bz,E,E,J,I,I,Bx,2园盘形样品,称为Corbion效应,I,L,Bz,Time is limited.Although there are many interesting things I want to teach you,we have to make an,End!,Edited by Prof.Dr.J.Zhu,