Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Физическая природа эффекта Холла
При наличии в металлическом образце электрического тока электроны проводимости движутся с некоторой дрейфовой скоростью в направлении, противоположном вектору плотности тока . В магнитном поле с индукцией на движущиеся с этой скоростью электроны действует сила Лоренца , направленная перпендикулярно к векторам и . Поскольку заряд электронов отрицателен ( Кл), под действием силы Лоренца они отклоняются в сторону, противоположную вектору (на рис. 3.1 а –вниз). В результате на нижней грани образца накапливается отрицательный электрический заряд, а на противоположной грани возникает избыточный положительный заряд. Это приводит к возникновению поперечного электрического поля , направленного вертикально вниз. Нетрудно убедиться, что если свободными носителями заряда являются дырки ( Кл), то верхняя грань образца заряжается отрицательно, а нижняя – положительно (рис. 3.1 б). Таким образом, направление поля Холла при заданных направлениях магнитного поля и тока зависит от знака носителей заряда. Процесс разделения электрических зарядов противоположных знаков продолжается до тех пор, пока напряженность поля не достигнет значения, при котором электрическая сила уравновешивает магнитную силу , после чего наступит стационарное состояние. Условие равновесия имеет вид (3.2) Сокращение левой и правой частей уравнения (3.2) на e и умножение на расстояние между точками b и с дают (3.3) Как известно, плотность тока в случае носителей заряда одного знака j = env, отсюда v = j/(en). После подстановки этого выражения в формулу (3.1) с учетом aE = U, получим , (3.4 ) где n – концентрация носителей заряда. Так как площадь поперечного сечения проводника S = аd, а плотность тока j = I/(аd), имеем (3.5 ) Таким образом, теория приводит к выражению для холловской разности потенциалов U, совпадающему с установленной экспериментально формулой (3.1). При этом постоянная Холла оказывается равной (3.6 ) Если учесть статистическое распределение носителей заряда по скоростям, то в формуле (3.6) появляется безразмерный множитель А, называемый Холл-фактором (3.7) Практически для большинства металлов А= 1, а для полупроводников ; тогда из формулы (3.6) можно рассчитать концентрацию носителей заряда (для случая одинаковых носителей одного знака). в металлах (3.8) в полупроводниках (3.9) Концентрация носителей заряда в полупроводниках мала по сравнению с металлами, поэтому постоянная Холла металлов намного меньше, чем полупроводников, в связи с этим для создания заметной холловской разности потенциалов в металлах необходима значительно большая сила тока, чем в полупроводниках.
|