霍尔效应在半导体中特别显著原因是因为半导体的什么?

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霍尔效应在半导体中特别显著原因是因为半导体的霍尔系数系数比金属大得多,半导体的载流子浓度远比金属的载流子浓度小,所以采用半导体材料作霍尔元件灵敏度较高。

一个与x轴平行放置的p型半导体,添加x正方向的电场与z正方向的磁场。则可理解为多子向x正方向移动,可判断在磁场作用下空穴向y轴负方向移动,形成由y轴负方向到y轴正方向的电场,达到平衡时霍尔电势差为由y轴负方向到正方向。

可是如果是n型半导体,多子为电子,在x正方向电场作用下向x轴负方向移动,在磁场作用下向y轴负方向移动,因此形成了由y轴正方向到负方向的霍尔电势差。

因此,霍尔效应可用于判断半导体类型。

扩展资料

霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现,如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电流(Iv),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(UH),人们将这个电压叫做霍尔电压。

好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路 (导体) 的两侧,就会产生电压差。这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒体,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。

在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。

霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。一般用于电机中测定转子转速,如录象机的磁鼓,电脑中的散热风扇等。它是一种基于霍尔效应的磁传感器,用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。它的优点有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高(可达1MHZ)、耐震动等。简介霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔元件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。材料霍尔元件可用多种半导体材料制作,如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。半导体中电子迁移率(电子定向运动的平均速度)比空穴迁移率高,因此N型半导体较适合于制造灵敏度高的霍尔元件霍尔元件。常用的半导体材料N型硅、N型锗、锑化铟、砷化铟和不同比例亚砷酸铟和磷酸铟组成的In型固溶体等。其中N型锗容易加工,其霍尔常数、温度性能、输出线性都较好,应用非常普遍锑化铟元件由于在高温时霍尔常数大,所以输出较大,但对温度最敏感,尤其在低温范围内温度系数大;砷化铟的霍尔常数较小,温度系数也较小,输出线性好;砷化镓的温度特性和输出线性好,是较理想的材料,但价格较贵。不同材料适用于不同场合,锑化铟适用于作为敏感元件,锗和砷化铟霍尔元件适用于测量指示仪表。

一般金属中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系数系数很小,霍尔效应不明显;而半导体中的载流子的密度比金属要小得多,所以半导体的霍尔系数系数比金属大得多,能产生较大的霍尔效应,故霍尔元件不用金属材料而是用半导体。

霍尔元件应用霍尔效应的半导体

所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。

当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈极强的霍尔效应。


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