2. Применение эффекта Холла для исследования полупроводниковых материалов

С помощью эффекта Холла легко можно определить тип носителей заряда. Для этого необходимо поместить исследуемый образец в магнитное поле, направление которого известно, и пропустить через образец постоянный электрический ток известного направления. Тогда по знаку поперечной (холловской) разности потенциалов можно определить, какой тип носителей заряда, электроны или дырки, преобладает в исследуемом полупроводнике

По величине постоянной Холла и электрическому сопротивлению образца определяют концентрацию носителей заряда и их подвижность.

42.3. Преобразователи Холла

Преобразователь Холла – гальваномагнитный полупроводниковый прибор, основанный на эффекте Холла, предназначенный для измерения магнитных полей

При выборе материала предпочтение отдается полупроводникам с высоким значением подвижности носителей заряда.

13. Магниторезистивный эффект. Магниторезисторы.

Изменение сопротивления полупроводника под действием магнитного поля называют магниторезистивным эффектом, или эффектом Гаусса.

Под действием силы Лоренца траектория движения носителя заряда искривляется, что равносильно уменьшению длины свободного пробега в направлении внешнего поля и увеличению удельного сопротивления полупроводника в магнитном поле.

Рассмотрим пластинку полупроводника неограниченных размеров.

В этом случае не происходит накопления носителей заряда на боковых гранях пластинки полупроводника, не образуется ЭДС Холла, а траектория движения носителей заряда отклоняется от направления внешнего электрического поля в направлении силы Лоренца.

Вектор плотности тока совпадает по направлению со скоростью движения дырок и поэтому оказывается сдвинутым от направления внешнего электрического поля на тот же угол  — угол Холла.

Отклонение траектории движения носителей заряда от направления внешнего электрического поля в неограниченном полупроводнике равносильно уменьшению длины свободного пробега носителей заряда в направлении электрического поля на величину

 l = l₀ – l^/ = l₀ (1- cos) (1)

При малых магнитных полях и, следовательно, при малых значениях угла Холла  можно воспользоваться разложением в ряд

(2)

. (3)

Относительное изменение удельного сопротивления:

. (4)

Для неограниченного по размерам кристалла полупроводника получим

. (5)

Для пластинки конечных размеров относительное изменение удельного сопротивления будет меньше:

, (6)

где С — коэффициент, зависящий от геометрических размеров пластинки полупроводника.

Магниторезистор – это полупроводниковый прибор, в котором используется зависимость электрического сопротивления от магнитного поля.

Наилучшей формой магниторезистора является диск Корбино.

Другой конструкцией магниторезистора является пластинка полупроводника, ширина которой много больше ее длины

а) б) в)

Основными полупроводниковыми материалами для магниторезисторов являются антимонид индия InSb и арсенид индия InAs — материалы с высокой подвижностью носителей заряда.