Эффект холла кратко: Эффект Холла • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Эффект Холла • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Электрический ток при его протекании через металл в присутствии магнитного поля производит электрическое напряжение, перпендикулярное направлению и самого тока, и силовых линий магнитного поля.

При движении электрического заряда в магнитном поле на него воздействует отклоняющая сила. Именно на этом принципе основана работа таких экспериментальных установок, как синхрофазотрон, широко использующихся в исследованиях в области физики элементарных частиц: в них заряженные частицы оказываются пойманными в тороидальную (в форме бублика) магнитную ловушку и летают по кругу внутри неё. В малых масштабах этот эффект используется в устройстве микроволновой печи — в ней электроны, циркулируя в магнитном поле, производят сверхвысокочастотное излучение, разогревающее пищу.

Представьте, что на столе перед вами лежит кусок проводящей проволоки, а магнитное поле направлено перпендикулярно плоскости крышки стола. Если по проволоке пропустить ток, магнитное поле заставит заряды внутри провода отклоняться в одну сторону (вправо или влево от направления тока, в зависимости от ориентации магнитного поля и полярности зарядов). Смещаясь от направления прямолинейного движения внутри проводника, заряды будут скапливаться в приграничной зоне, пока силы взаимного электростатического отталкивания между ними, возникающие в силу закона Кулона, не уравновесят отклоняющую силу воздействия магнитного поля на ток. После этого ток снова потечёт прямолинейно, однако на проводнике возникнет разность электрических потенциалов в плоскости, перпендикулярной как направлению тока, так и направлению силовых линий магнитного поля, вызванная перераспределением электрических зарядов в плоскости сечения проводника, а величина этой разности потенциалов будет пропорциональна силе тока и напряженности магнитного поля.

Первым поперечное электрическое напряжение, возникающее под воздействием внешнего магнитного поля, по вышеописанной схеме измерил в 1879 году Эдвин Холл. Он осознал, что направление вектора напряжения будет зависеть от того, какие заряды — отрицательные или положительные — являются носителем тока. И, в результате проведённых опытов, Холл первым в мире наглядно продемонстрировал, что электрический ток в металлах создаётся направленным движением отрицательно заряженных

электронов. А до этого опыта учёные сомневались и относительно полярности зарядов-носителей тока, и относительно того, воздействует ли магнитное поле на заряженные частицы внутри проводника или на саму неподвижную структуру проводника.

Прошло более столетия после экспериментов Холла, и германский физик Клаус фон Клитцинг (Klaus von Klitzing, р. 1943) открыл квантово-механический аналог эффекта Холла, за что и был в 1985 году удостоен Нобелевской премии по физике.

Краткая теория классического эффекта Холла — Студопедия

Студопедия Категории Авто Автоматизация Архитектура Астрономия Аудит Биология Бухгалтерия Военное дело Генетика География Геология Государство Дом Журналистика и СМИ Изобретательство Иностранные языки Информатика Искусство История Компьютеры Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлы и Сварка Механика Музыка Население Образование Охрана безопасности жизни Охрана Труда Педагогика Политика Право Программирование Производство Промышленность Психология Радио Регилия Связь Социология Спорт Стандартизация Строительство Технологии Торговля Туризм Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Эконометрика Экономика Электроника Юриспунденкция Предметы Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений
электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и
прикладные исследования
в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Ра

Эффект Холла Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Холл.

Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Открыт Эдвином Холлом в 1879 году в тонких пластинках золота.

Свойства

В простейшем рассмотрении эффект Холла выглядит следующим образом. Пусть через проводящий брусок в слабом магнитном поле с индукцией B{\displaystyle B} течёт электрический ток с плотностью j{\displaystyle j} под действием напряжённости E{\displaystyle E}. Магнитное поле будет отклонять носители заряда к одной из граней бруса от их движения вдоль или против электрического поля. При этом критерием малости

[1] будет служить условие, что при этом носители заряда не начнут двигаться по циклоиде.

Таким образом, сила Лоренца приведёт к накоплению отрицательного заряда возле одной грани бруска, и положительного — возле противоположной. Накопление заряда будет продолжаться до тех пор, пока возникшее электрическое поле зарядов E1{\displaystyle E_{1}} не скомпенсирует силу Лоренца:

eE1=evB⇒E1=vB.{\displaystyle eE_{1}=evB\Rightarrow E_{1}=vB.}
где e{\displaystyle e} — электрический заряд электрона.

Скорость электронов v{\displaystyle v} можно выразить через плотность тока j{\displaystyle j}:

j=nev⇒v=jne,{\displaystyle j=nev\Rightarrow v={\frac {j}{ne}},}
где n{\displaystyle n} — концентрация носителей заряда. Тогда
E1=1nejB.{\displaystyle E_{1}={\frac {1}{ne}}jB.}

Коэффициент RH=1ne{\displaystyle R_{H}={\frac {1}{ne}}} пропорциональности между E1{\displaystyle E_{1}} и jB{\displaystyle jB} называется

коэффициентом (или константой) Холла. В таком приближении знак постоянной Холла зависит от знака носителей заряда, что позволяет определить знак их заряда для большого числа металлов и полупроводников.

Несмотря на то, что носителями заряда в металлах являются электроны, имеющие отрицательный заряд, для некоторых металлов — например, таких, как свинец, цинк, железо, кобальт, вольфрам в достаточно сильном магнитном поле наблюдается положительный знак константы Холла RH{\displaystyle R_{H}}, что объясняется в полуклассической и квантовой теориях твёрдого тела.

Аномальный эффект Холла

Случай появления напряжения (электрического поля) в образце, перпендикулярного направлению пропускаемого через образец тока, наблюдающегося в отсутствие приложенного постоянного магнитного поля (то есть явление, полностью аналогичное эффекту Холла, но наблюдающееся без внешнего постоянного магнитного поля), называется

аномальным эффектом Холла.

Необходимым условием для наблюдения аномального эффекта Холла является нарушение инвариантности по отношению к обращению времени в системе. Например, аномальный эффект Холла может наблюдаться в образцах с намагниченностью[2].

Квантовый эффект Холла

В сильных магнитных полях в плоском проводнике (то есть в квазидвумерном электронном газе) в системе начинают сказываться квантовые эффекты, что приводит к появлению квантового эффекта Холла: квантованию холловского сопротивления. В ещё более сильных магнитных полях проявляется дробный квантовый эффект Холла, который связан с кардинальной перестройкой внутренней структуры двумерной электронной жидкости.

Спиновый эффект Холла

В случае отсутствия магнитного поля в немагнитных проводниках может наблюдаться отклонение носителей тока с противоположными направлениями спинов в разные стороны перпендикулярно электрическому полю. Это явление, получившее название спинового эффекта Холла, было теоретически предсказано Дьяконовым и Перелем в 1971 году. Говорят о внешнем и внутреннем спиновых эффектах. Первый из них связан со спин-зависимым рассеянием, а второй — со спин-орбитальным взаимодействием.

Магнетосопротивление

Эдвин Холл проводил опыты в надежде обнаружить возрастание сопротивления проводника в магнитном поле, но в слабых полях не зарегистрировал его. Также оно не следует из теории металлов Друде, расчёты по которой приводились выше. Однако при более строгих расчётах и в сильных полях магнетосопротивление проявляется достаточно хорошо.

Применение

Датчик Холла, используемый для измерения силы тока в проводнике. В отличие от трансформатора тока, измеряет также и постоянный ток.

Эффект Холла позволяет определить концентрацию и подвижность носителей заряда, а в некоторых случаях − тип носителей заряда (электроны или дырки) в металле или полупроводнике, что делает его достаточно хорошим методом исследования свойств полупроводников (см. Метод ван дер Пау).

На основе эффекта Холла работают датчики Холла — приборы, измеряющие напряжённость магнитного поля. Датчики Холла получили очень большое распространение в бесколлекторных, или вентильных, электродвигателях (сервомоторах). Датчики закрепляются непосредственно на статоре двигателя и выступают в роли датчика положения ротора (ДПР), который реализует обратную связь по положению ротора[3] и выполняет ту же функцию, что и коллектор в коллекторном ДПТ.

Датчики Холла применяются:

См. также

Эффект Холла — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Холл.

Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Открыт Эдвином Холлом в 1879 году в тонких пластинках золота.

Свойства

В простейшем рассмотрении эффект Холла выглядит следующим образом. Пусть через проводящий брусок в слабом магнитном поле с индукцией B{\displaystyle B} течёт электрический ток с плотностью j{\displaystyle j} под действием напряжённости E{\displaystyle E}. Магнитное поле будет отклонять носители заряда к одной из граней бруса от их движения вдоль или против электрического поля. При этом критерием малости[1] будет служить условие, что при этом носители заряда не начнут двигаться по циклоиде.

Таким образом, сила Лоренца приведёт к накоплению отрицательного заряда возле одной грани бруска, и положительного — возле противоположной. Накопление заряда будет продолжаться до тех пор, пока возникшее электрическое поле зарядов E1{\displaystyle E_{1}} не скомпенсирует силу Лоренца:

eE1=evB⇒E1=vB.{\displaystyle eE_{1}=evB\Rightarrow E_{1}=vB.}
где e{\displaystyle e} — электрический заряд электрона.

Скорость электронов v{\displaystyle v} можно выразить через плотность тока j{\displaystyle j}:

j=nev⇒v=jne,{\displaystyle j=nev\Rightarrow v={\frac {j}{ne}},}
где n{\displaystyle n} — концентрация носителей заряда. Тогда
E1=1nejB.{\displaystyle E_{1}={\frac {1}{ne}}jB.}

Коэффициент RH=1ne{\displaystyle R_{H}={\frac {1}{ne}}} пропорциональности между E1{\displaystyle E_{1}} и jB{\displaystyle jB} называется коэффициентом (или константой) Холла. В таком приближении знак постоянной Холла зависит от знака носителей заряда, что позволяет определять их знак заряда для большого числа металлов и полупроводников.

Несмотря на то, что носителями заряда в металлах являются электроны, имеющие отрицательный заряд, для некоторых металлов — например, таких, как свинец, цинк, железо, кобальт, вольфрам в достаточно сильном магнитном поле наблюдается положительный знак константы Холла RH{\displaystyle R_{H}}, что объясняется в полуклассической и квантовой теориях твёрдого тела.

Аномальный эффект Холла

Случай появления напряжения (электрического поля) в образце, перпендикулярного направлению пропускаемого через образец тока, наблюдающегося в отсутствие приложенного постоянного магнитного поля (то есть явление, полностью аналогичное эффекту Холла, но наблюдающееся без внешнего постоянного магнитного поля), называется аномальным эффектом Холла.

Необходимым условием для наблюдения аномального эффекта Холла является нарушение инвариантности по отношению к обращению времени в системе. Например, аномальный эффект Холла может наблюдаться в образцах с намагниченностью[2].

Квантовый эффект Холла

В сильных магнитных полях в плоском проводнике (то есть в квазидвумерном электронном газе) в системе начинают сказываться квантовые эффекты, что приводит к появлению квантового эффекта Холла: квантованию холловского сопротивления. В ещё более сильных магнитных полях проявляется дробный квантовый эффект Холла, который связан с кардинальной перестройкой внутренней структуры двумерной электронной жидкости.

Спиновый эффект Холла

В случае отсутствия магнитного поля в немагнитных проводниках может наблюдаться отклонение носителей тока с противоположными направлениями спинов в разные стороны перпендикулярно электрическому полю. Это явление, получившее название спинового эффекта Холла, было теоретически предсказано Дьяконовым и Перелем в 1971 году. Говорят о внешнем и внутреннем спиновых эффектах. Первый из них связан со спин-зависимым рассеянием, а второй — со спин-орбитальным взаимодействием.

Магнетосопротивление

Эдвин Холл проводил опыты в надежде обнаружить возрастание сопротивления проводника в магнитном поле, но в слабых полях не зарегистрировал его. Также оно не следует из теории металлов Друде, расчёты по которой приводились выше. Однако при более строгих расчётах и в сильных полях магнетосопротивление проявляется достаточно хорошо.

Применение

Датчик Холла, используемый для измерения силы тока в проводнике. В отличие от трансформатора тока, измеряет также и постоянный ток.

Эффект Холла позволяет определить концентрацию и подвижность носителей заряда, а в некоторых случаях − тип носителей заряда (электроны или дырки) в металле или полупроводнике, что делает его достаточно хорошим методом исследования свойств полупроводников (см. Метод ван дер Пау).

На основе эффекта Холла работают датчики Холла — приборы, измеряющие напряжённость магнитного поля. Датчики Холла получили очень большое распространение в бесколлекторных, или вентильных, электродвигателях (сервомоторах). Датчики закрепляются непосредственно на статоре двигателя и выступают в роли датчика положения ротора (ДПР), который реализует обратную связь по положению ротора и выполняет ту же функцию, что и коллектор в коллекторном ДПТ.

Датчики Холла применяются:

См. также

Примечания

  1. ↑ Критерий малости — внешние воздействия не разрушают присущих физической системе внутренних свойств, не осуществляют «насилия» над системой.
  2. Naoto Nagaosa, Jairo Sinova, Shigeki Onoda, A. H. MacDonald and N. P. Ong. Anomalous Hall effect (англ.) // Rev. Mod. Phys.. — 2010. — Vol. 82, iss. 2. — P. 1539—1592.

Литература

  • Абрикосов А. А. Основы теории металлов. — Москва: «Наука», главная редакция физико-математической литературы, 1987. — 520 с. — ISBN нет, ББК 22.37, УДК 539.21 (075.8).
  • Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. — «Мир», 1979.

Ссылки

Эффект Холла — Википедия, свободная энциклопедия

Википедия todavía no tiene una página llamada «Эффект зала».


Busca Эффект зала en otros proyectos hermanos de Wikipedia:
Wikcionario (diccionario)
Wikilibros (обучающие / руководства)
Викицитатник (цитаты)
Wikisource (biblioteca)
Викинотики (нотиции)
Wikiversidad (contenido académico)
Commons (изображения и мультимедиа)
Wikiviajes (viajes)
Викиданные (данные)
Викивиды (особые)
  • Comprueba si имеет кодовое обозначение правильного художественного оформления, в Википедии, на котором размещена информация о автобусах.Si el título es righto, a la derecha figuran otros proyectos Wikimedia donde quizás podrías encontrarla.
  • Busca «Эффект зала» en el texto de otras páginas de Wikipedia que ya existen.
  • Проконсультируйтесь с листом произведений искусства на тему «Эффект зала».
  • Busca las páginas de Wikipedia que tienen обволакивает «эффект холла».
  • Si ya habías creado la página con este nombre, limpia la caché de tu navegador.
  • También puede que la página que buscas haya sido borrada.

Si el artículo incluso así no existe:

  • Crea el artículo utilizando nuestro asistente o solicita su creación.
  • Puedes traducir este artículo de otras Wikipedias.
  • En Wikipedia únicamente pueden include enciclopédicos y que tengan derechos de autor Compatible con la Licencia Creative Commons Compartir-Igual 3.0. No son válidos textos tomados de otros sitios web o escritos que no cumplan alguna de esas condiciones.
  • Ten en cuenta también que:
    • Artículos vacíos o con información minima serán borrados —véase «Википедия: Esbozo» -.
    • Artículos de publicidad y autopromoción serán borrados —véase «Википедия: Lo que Wikipedia no es» -.

Полупроводниковые материалы: эффект Холла

Эффект Холла

Техника Ван дер Пау

Эффект Холла был открыт в 1874 году Э.Х. Холл и может использоваться для измерения плотности мобильных операторов и знака носители заряда.

Через полупроводник проходит электрический ток блокировка через контакты на обоих концах при приложении магнитного поля B перпендикулярно поверхности и электрическому току, как показано на Рисунок 1. Напряжение Холла регистрируется перпендикулярно направлению текущего потока.

Сила, действующая на движущиеся носители заряда в магнитном поле, — это сила Лоренца.

Бритни с последним образцом GaAs для некоторых измерений Холла.


Рис. 1. Принципиальная схема эффекта Холла. Полупроводник n-типа с током, приложенным поперек, и магнитным полем, перпендикулярным току, демонстрирует разность потенциалов, перпендикулярную как току, так и магнитному полю, что известно как эффект Холла.

Сила, действующая на движущиеся носители заряда в магнитном поле, называется силой Лоренца.

(1)

F , v и B образуют правую декартову систему координат. Поскольку мы расположили v и B перпендикулярно друг другу, результирующая сила также перпендикулярна как v , так и B , как показано в (2).

(2)

Сила в (2) сводится к двум простым уравнениям, которые описывают движение носителей.

(3 а)

(3 б)

Движение носителей заряда создает электрическое поле E y в направлении, противоположном силе Лоренца, и это поле продолжает расти по мере того, как носители заряда перемещаются к одной стороне полупроводника, пока оно не уравновесит силу Лоренца. В этой ситуации мы имеем

(4)

Электрическое поле можно рассчитать по напряжению Холла, В H , поскольку для постоянного электрического поля

(5)

, где w — ширина образца.

Поскольку скорость может быть выражена через плотность тока, E y можно записать как

(6)

Где R H — постоянная Холла, которая отрицательна, если основными носителями являются электроны, и положительной, если основными носителями являются дырки. Следует отметить, что скорость носителей является результатом статистических измерений, и нелинейные эффекты магнитного поля могут изменить результаты, полученные экспериментально.Поэтому поправочный член r H , коэффициент коэффициента Холла включен в постоянную Холла, которая обычно может принимать значение от 1 до 1,5.

(7)

Если образец содержит как электроны, так и дырки, то постоянная Холла равна

(8)

Поскольку мы измеряем V H и устанавливаем значения или измерьте значения B z , I, A и w , мы можем вычислить n , плотность носителей.Помимо того, что способный измерить заряд основных носителей, эффект Холла может использоваться для измерения подвижности Холла. При измерении коэффициента Холла мобильность можно найти.

(9)

Где r — удельное сопротивление образца, которое обычно получают с использованием метода Ван дер Пау.

Техника Ван дер Пау

Метод Ван дер Пау можно использовать для измерения удельного сопротивления тонких односвязных элементов произвольной формы (т.е.е. один без дырок или непроводящих островков) образец с четырьмя омическими контактами, расположенными на периферии. Цель метода Ван-дер-Пау — измерить пластовое сопротивление образца R с . Ван дер Пау продемонстрировал, что есть две характеристики сопротивления: R A и R B , связанные с четырьмя выводами.

(10)

Где V 43 — напряжение, измеренное на клеммах 4 и 3, V 14 — это напряжение, измеренное на клеммах 1 и 4. I 12 — ток, измеренный на клеммах 1 и 2. I 23 — ток, измеренный на клеммах 2 и 3. R A и R B относятся к сопротивлению листа через уравнение Ван дер Пау.

(11)

, который можно решить численно для R s . Затем можно рассчитать удельное сопротивление, используя

(12)

Чтобы получить два характеристических сопротивления, один прикладывает постоянный ток I к контакту 1 и вне контакта 2 и измеряет напряжение В 43 между контактом 4 и контактом 3.Затем прикладывают ток I к контакту 2 и вне контакта 3 при измерении напряжения В 14 от контакта 1 к контакту 4. R A и R B вычисляются с помощью следующие выражения

(13)

Целью измерения Холла в технике Ван-дер Пау является определение плотности носителей листа n s путем измерения напряжения Холла В H .Измерение напряжения Холла состоит из серии измерений напряжения с постоянным током и постоянным магнитным полем B, приложенным перпендикулярно плоскости образца. Плотность несущей листа n s может быть рассчитана с помощью

(11)

Для обеспечения качества результата, полученного от зала При измерении необходимо учитывать несколько факторов. Основные проблемы — омические качество и размер контактов, однородность образца и точное определение толщины и термомагнитные эффекты из-за неоднородной температуры и фотопроводимости и фотоэлектрические эффекты, которые можно минимизировать путем измерения в темноте. окружающая обстановка.Также боковые размеры должны быть большими по сравнению с размер контактов и толщина образца. Наконец, нужно точно измерить температуру образца, напряженность магнитного поля, электрический ток и напряжение.

Список литературы

[1] Р. П. Фейнман, Фейнман Лекции по физике , 3 , гл. 14, (19

Измерения эффекта Холла

Электрические характеристики материалов развивались на трех уровнях понимания.В начале 1800-х годов сопротивление R и проводимость G считались измеряемыми физическими величинами, полученными с помощью двухконтактных измерений I-V (т. Е. Тока I , напряжения В ). Позже стало очевидно, что одно только сопротивление не является достаточно полным, поскольку разные формы образцов дают разные значения сопротивления. Это привело к пониманию (второй уровень), что требуется внутреннее свойство материала, такое как удельное сопротивление (или проводимость), на которое не влияет конкретная геометрия образца.Впервые это позволило ученым количественно оценить токонесущую способность материала и провести значимые сравнения между различными образцами. Теории электропроводности строились с разной степенью успеха, но до появления квантовой механики не было разработано общеприемлемого решения проблемы электрического переноса. Это привело к определениям плотности носителей n и мобильности µ (третий уровень понимания), которые сегодня способны выполнять даже самые сложные электрические измерения.

Эффект Холла и сила Лоренца

Основным физическим принципом, лежащим в основе эффекта Холла, является сила Лоренца. Когда электрон движется в направлении, перпендикулярном приложенному магнитному полю, он испытывает силу, действующую перпендикулярно обоим направлениям, и движется в ответ на эту силу и силу внутреннего электрического поля. Сила Лоренца равна

.


Эффект Холла проиллюстрирован на рисунке 1 для образца в форме стержня, в котором заряд переносится электронами.Через стержень протекает постоянный ток I, и на весь стержень действует однородное магнитное поле B , которое направлено в экран перпендикулярно току. Поскольку электроны движутся через магнитное поле, они подвергаются действию восходящей силы Лоренца и, таким образом, дрейфуют к вершине стержня, сохраняя при этом свое горизонтальное движение. Это приводит к накоплению отрицательного заряда с одной стороны стержня и положительного заряда с другой из-за отсутствия электронов.Это приводит к разности потенциалов между двумя сторонами образца, которую можно измерить как напряжение Холла V H . (Обратите внимание, что сила, действующая на отверстия, направлена ​​к одной и той же стороне из-за их противоположной скорости и положительного заряда.)

Рисунок 1: Иллюстрация эффекта Холла в стержне из проводящего материала.

Это поперечное напряжение представляет собой напряжение Холла В H , а его величина равна IB / qnd , где I — ток, B — магнитное поле, d — толщина образца, и q (1.602 x 10 -19 C) — элементарный заряд. В некоторых случаях вместо насыпной плотности удобно использовать плотность слоя или листа ( n s = nd ). Затем получается уравнение

(1)

Таким образом, измеряя напряжение Холла В H и по известным значениям I , B и q , можно определить плотность слоев n s носителей заряда в полупроводниках. .Если измерительное устройство настроено, как показано, напряжение Холла будет отрицательным для полупроводников типа n и положительным для полупроводников типа p . Листовое сопротивление R S полупроводника может быть удобно определено с помощью метода измерения удельного сопротивления Ван-дер-Пау. Поскольку сопротивление листа включает в себя как плотность листа, так и подвижность, можно определить подвижность Холла из уравнения


(2)

Если известна толщина проводящего слоя d , можно определить объемное удельное сопротивление ( r = R S d ) и объемную плотность ( n = n S / d ).

Техника Ван дер Пау

Для определения подвижности µ и плотности листа n s требуется комбинация измерения удельного сопротивления и измерения Холла. Мы обсуждаем здесь метод Ван дер Пау, который из-за его удобства широко используется в полупроводниковой промышленности для определения удельного сопротивления однородных образцов (ссылки 3 и 4). Первоначально изобретенный Ван дер Пау, один использует произвольную форму (но просто связную, т.е.е. отсутствие отверстий, непроводящих островков или включений), образец тонкой пластины, содержащий четыре очень маленьких омических контакта, размещенных на периферии (предпочтительно в углах) пластины. Примеры конфигураций Ван дер Пау показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Примеры возможных конфигураций Ван дер Пау и их предпочтения [12]

Целью измерения удельного сопротивления является определение сопротивления листа R S .Ван дер Пау продемонстрировал, что на самом деле существует два характеристических сопротивления: R A и R B , связанных с соответствующими клеммами, показанными на рис. 2. R A и R B связаны с сопротивлением листа R S через уравнение Ван дер Пау

(3)

, который можно решить численно для R S .

Объемное электрическое сопротивление r можно рассчитать с помощью

(4)

Чтобы получить два характеристических сопротивления, один прикладывает постоянный ток I к контакту 1 и вне контакта 2 и измеряет напряжение В 43 между контактом 4 и контактом 3.Затем прикладывают ток I к контакту 2 и вне контакта 3 при измерении напряжения В 14 от контакта 1 к контакту 4, используя геометрию, показанную на рисунке 3. R A и R B вычисляются с помощью следующих выражений:

и

(5)


Цель измерения Холла в технике Ван-дер-Пау — определить плотность носителя листа n s путем измерения напряжения Холла В H .Измерение напряжения Холла состоит из серии измерений напряжения с постоянным током I и постоянным магнитным полем B , приложенным перпендикулярно плоскости образца. Удобно, чтобы тот же образец, снова показанный на рис. 3, также можно было использовать для измерения Холла. Для измерения напряжения Холла В H , ток I пропускается через противоположную пару контактов 1 и 3, а напряжение Холла В H (= В 24 ) измеряется через оставшаяся пара контактов 2 и 4.После получения напряжения Холла В H плотность носителя листа n s может быть вычислена с помощью n s = IB / q | V H | от известных значений I , B и q .

Есть практические аспекты, которые необходимо учитывать при проведении измерений Холла и удельного сопротивления. Основными проблемами являются (1) качество и размер омического контакта, (2) однородность образца и точное определение толщины, (3) термомагнитные эффекты из-за неоднородной температуры и (4) фотопроводящие и фотоэлектрические эффекты, которые можно минимизировать путем измерения в темноте. .Кроме того, поперечные размеры образца должны быть большими по сравнению с размером контактов и толщиной образца. Наконец, необходимо точно измерить температуру образца, напряженность магнитного поля, электрический ток и напряжение.

Дополнительная информация о температурной зависимости измерений Холла и о том, как эту зависимость можно использовать, обсуждается на странице температурной зависимости

.

Тип имеющихся носителей, т.е. тип n или p, очень важен. Более подробно эта область обсуждается на странице типа перевозчика

.

Список литературы

  1. http: // www.eeel.nist.gov/812/effe.htm
  2. «Стандартные методы испытаний для измерения удельного сопротивления и коэффициента Холла и определения подвижности Холла в монокристаллических полупроводниках», обозначение ASTM F76, Ежегодная книга стандартов ASTM, Vol. 10.05 (2000).
  3. Э. Х. Холл, «О новом действии магнита на электрический ток», Amer. J. Math. 2 , 287-292 (1879).
  4. L. J. van der Pauw, «Метод измерения удельного сопротивления и эффекта Холла дисков произвольной формы», Philips Res.Repts. 13 , 1-9 (1958).
  5. Л. Дж. Ван дер Пау, «Метод измерения удельного сопротивления и коэффициента Холла на ламелях произвольной формы», Philips Tech. Ред. 20 , 220-224 (1958).
  6. Э. Х. Путли, Эффект Холла и связанные с ним явления, Баттервортс, Лондон (1960).
  7. D. C. Look, Электрические характеристики материалов и устройств на основе GaAs, John Wiley & Sons, Chichester (1989).
  8. Д. К. Шредер, Характеристики полупроводниковых материалов и устройств, 2-е издание, John Wiley & Sons, Нью-Йорк (1998).
  9. Р. Чван, Б. Дж. Смит и К. Р. Кроуэлл, «Влияние размера контакта на метод Ван дер Пау для измерения удельного сопротивления и коэффициента Холла», Solid-State Electronics 17 , 1217-1227 (1974).
  10. Д. Л. Роде, К. М. Вулф и Г. Э. Стиллман, «Зависимость фактора Холла от магнитного поля для изотропных сред», J. Appl. Phys. 54 , 10-13 (1983).
  11. Д. Л. Роде, «Перенос электронов в слабом поле», «Полупроводники и полуметаллы», 10, , 1-89 (1975).
  12. http://en.wikipedia.org/wiki/File:VanderPauwContactPlacement.jpg

Дроссели на эффекте Холла, различные диапазоны и стили

Корзина пуста

Посмотреть корзину Проверять, выписываться
  • Заказы
  • Список сравнения
  • Список желаний

Отслеживать мой заказ (-а)

Отслеживайте мой заказ (а)

Войти Зарегистрироваться

Эл. адрес

Пароль Забыли пароль? Зарегистрируйте новую учетную запись Проверка антибота

войти в систему

Запомни меня

(02) 9687-9187
  • Дом
  • Информация поддержки
  • Свяжитесь с нами
  • О нас
  • Каталог
  • F.A.Q
  • Клиентские проекты
  • видео на YouTube
  • Подробнее Индивидуальные двигатели постоянного тока Конструкция регулятора скорости Информация о поддержке Ф.A.Q Какая коробка передач? Мотор-редукторы переменного тока Titan Двигатели переменного и постоянного тока GPG Проекты клиентов Руководство по мотор-редуктору переменного тока Понимание кодов двигателей! Интересные места для посещения в Интернете! Стать торговым посредником
  • Меню
  • Главная
  • Информация о поддержке
  • Связаться с нами
  • О нас
  • Каталог
  • Ф.A.Q
  • Проекты клиентов
  • YouTube видео
  • Больше информации
    • Индивидуальные двигатели постоянного тока
    • Конструкция регулятора скорости
    • Информация о поддержке
    • Ф.A.Q
    • Какая коробка передач?
    • Мотор-редукторы переменного тока Titan
    • Двигатели переменного и постоянного тока GPG
    • Проекты клиентов
    • Руководство по мотор-редуктору переменного тока
    • Понимание кодов двигателей!
    • Интересные места для посещения в Интернете!
    • Стать торговым посредником
На главную / Регулятор скорости постоянного тока 12V-48V / Дроссели (эффект Холла)

Категории Категории

  • Контроль скорости постоянного тока 12В-48В
    • Однонаправленный (FWD)

      9
    • Двунаправленный (FWD / REV)

      6
    • Бесщеточный 48V-60V

      0
    • Дроссели (эффект Холла)

      16
    • Аксессуары для контроллеров

      11
  • Прямые двигатели постоянного тока 12В-48В
    • Двигатели постоянного тока 12 В

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *