霍耳元件有哪些工艺要求？

答案:1 悬赏:70 手机版

解决时间 2021-05-07 18:59

null

最佳答案

1. 霍耳效应

1879年E.H. 霍尔发现，如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电压(v)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(U_H)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场。

通有电流 I 的金属或半导体板置于磁感强度为 B 的均匀磁场中，磁场的方向和电流方向垂直，在金属板的第三对表面间就显示出横向电势差 U_H的现象称为霍耳效应。U_H就称为霍耳电势差。

实验测定，霍耳电势差的大小，和电流 I 及磁感强度B成正比,

而与板的厚度d 成反比。即霍耳电势差 U_H= R_HIB/d ,

如图：

其中: R_H= 1/ne称为霍耳系数，式中 ne为载流子数密度和其电荷量,与材料性质有关。

2. 霍耳元件的基本原理

n型半导体中电流I是由沿X轴负方向以速度V运动的电子所构成，电子的电荷为e,自由电子浓度为n,则电流I 可表示为 I=- evnbd …………………..(1)

若在Z方向上加上恒定均匀磁场B，则沿X轴负方向运动的电子就受到洛仑兹力Fm的作用

f_m= - evB .………………….(2)

Fm的方向指向Y轴负方向。于是，霍耳元件内部的电子运动并聚集在下方平面，随着电子想下偏移，上方平面剩余一定的正电荷，结果形成一个上正下负的电场。从而上下两平面间便具有电势差Uh。由于上下两平面聚积的电荷产生的电场对电子会产生电场力Fe的作用

f_e = eU_H/ b ..………………….(3)

f_e的方面指向Y 轴的正方向，所以，上下两个平面的电荷不会无限的曾加，霍尔电压U_H也不会无限的上升，当电场力与洛仑磁力相等时，电子受力平衡，就会无偏离地从右到左通过霍尔元件。达到这种稳恒状态时，有如下关系 f_e = f_m

_即：eU_H/b ₌evB _{........................(4)}

再利用（1）式得到

U_H= bvB = - IB/ end = R_HIB/d .......................(5)

式中，R_H = - 1/en霍耳元件的霍尔系数，R_H 由霍尔元件材料决定。对于P型（即参与导电的载流子是空穴）半导体材料的霍尔元件，其相应的霍尔系数R_H 为 R_H = - 1/ep ，其中P为空穴型浓度。

更多请进入相关分类

我要举报

如以上回答内容为低俗、色情、不良、暴力、侵权、涉及违法等信息，可以点下面链接进行举报！