霍耳效应与霍耳元件

霍耳元件是直接利用霍耳效应制成的器件，具有尺寸小、外围电路简单、频响宽、动态特性好、使用寿命长等特点，因此广泛应用于测量、自动控制及信息处理等领域、本文利用物理学理论．分析、介绍霍耳效应原理、霍耳元件及其典型应用，使物理学理论与技术有机结合． 一、霍耳效应 将静止的载流导体（多为半导体）置入磁场中，当导体的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势（电压），这种现象称霍耳效应． 为便于阐述，用ＵＨ表示霍耳电压，ｎ表示（半）导体的载流子（电子、空穴）密度，ｑ表…     

量子霍耳效应发现十周年

 霍耳效应是1879年美国物理学家霍耳研究载流导体在磁场中导电的性质时发现的一种电磁效应.他在长方形导体薄片上通以电流,沿电流的垂直方向加磁场(如图1),发现在与电流和磁场两者垂直的两侧面产生了电位差.后来这个效应广泛应用于半导体研究.一百年过去了.1980年一种新的霍耳效应又被发现.这就是德国物理学家冯·克利青从金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)发现的量子霍耳效应.     

霍耳效应与磁流体发电

 1879年,霍耳(E.H.Hall)发现,将一导电板放在垂直于板面的磁场中(见图1),当有电流通过时,在导电板的A和A′两侧会产生一个电势差UAA',这种现象称为霍耳效应。实验表明,霍耳电压UAA'与电流强度I和磁感应强度B成正比,而与导电板的厚度d成反比,即UAA'=KIdB式中比例系数K称为霍耳系数。霍耳效应是因外加磁场使漂移运动的电子或别的载流子发生横向偏转而形成的,运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。磁流体发电是利用热离子气体(或液态金属)等导电流体与磁场相互作用,把热能直接转换成为电能的发电方式,它所依据的就是等离子体的霍耳效应。     

关于霍耳效应

本文用载流子（电子或离子）在电磁场中的漂移运 动详细说明霍耳效应产生的物理原因，并由阻止震耳 电流的极化电场推导出霍耳效应的公式．给出霍耳系数新的物理意义．     

量子化霍耳效应及其新结果

1980年,K,V·Klitzing 等人[1]测量金属-氧化物-半导体场效应晶体管在低温强磁场下的霍耳效应时发现:在霍耳电压随门电压升高而下降的过程中,出现一系列的台阶.在台阶处,霍耳电导率同时纵向电压降(与电流同方向的电压降)在台阶处趋向于零.这一现象称为量子化霍耳效应.不久D·Ts     

霍耳效应的应用

1879年E.H.霍耳发現:任何材料通过电流时,若同时有垂直于电流方向的磁通通过,則产生和电流及磁通方向垂直的电場。这个現象,現时称为“霍耳效应”。由于一般材料的这种效应并不明显,因此长期以来没有得到实际的应用;近十多年以来,鉴于半导体工艺的进步,已經制成霍耳效应比較显著的半导体材料,因实际应用的研究也随之增加。研究結果表明,有可能利用半导体霍耳效应的原理制成电气工程、电子設备及无线电技术中所需的許多特殊器件和灵感元件,并已引起工程界的广泛注意。本文将介紹霍耳效应的若干应用。     

金属的霍耳效应

一、前言霍耳效应是在1879年研究铜的导电性能时发现的.如今已广泛地应用于半导体材料的研究和测试之中.相比之下,人们很少注重金属的霍耳效应.事实上,通过金属霍耳效应的观察和研究,有利于对金属导体导电机理的认识,了解自由电子气模型的不足,从而知道对一些反常现象必须用固体能带理论进行解释.随着真空镀膜技术的日益普及,目前已能制备很薄的金属膜样品,因此观察金属霍耳效应不再需要大电流和强磁     

霍耳效应实验组合仪（KY─0103）

霍耳效应实验组合仪（ＫＹ─０１０３）陈少杰（中外合资杭州兴达科学仪器有限公司）在当今的高科技时代，霍耳器件（利用霍耳效应制成的电子器件）在非电量电测。自动化控制和信息处理等方面的应用日益广泛。因此，在工科、师范等院校的大学物理实验课中设置霍耳效应实验...     

用电子运动定性解释p型半导体中的霍尔效应

如图1所示,一块半导体样品当沿X方向通以电流I,沿Z方向加以磁场B,在Y方向则产生一霍尔电场EH,这种现象称为霍尔效应.实验表明,在图1所示样品电流I和磁场B的情况下,n型半导体样品(图 1a)所产生的霍尔电场 EH指向负Y方向,而p型样品(图1b)所产生的霍尔电场EH则指向正Y方向,二者正好相反.为了表示这个差别.将p型半导体样品的霍尔系数R定为正值,而n型样品的霍尔系数R则定为负值. 目前各种书上对n型和p型半导体霍尔效应的定性解释都是这样的,n型样品载流子是电子.如图 Za所示,当沿正 X方向通以电流人沿正z方向加以磁场B时.电子在洛仑兹力 …     

硅霍耳元件和特斯拉计

霍耳效应是美国物理学家霍耳于1879年在金属中发现的.1948年以后,半导体的霍耳效应得到了广泛重视,制成了各种霍耳元件.首先出现的是锗霍耳元件,1955年出现了硅霍耳元件.近二十年来,随着化合物半导体材料(如InAs,InAsP,GaAs等)的出现,用化合物半导体制造的霍耳元件由于有较高的稳定性而越来越引起人们的重视(如西德西门子公司的FA,FC和SV系列,美国贝尔公司的BH系列).其中有的元件可用作0.2级甚至0.1级特斯拉计的测磁探头.而硅霍耳元件则相形见拙,在进口产品中,我们只见过配用在2.5级特斯拉计(日本横河电机3251样机)上的硅霍耳测磁探头…     

FexSn100-x合金颗粒薄膜的反常霍耳效应

采用离子束溅射的方法制备了一系列不同原子比的FexSn100-x合金颗粒膜,系统地研究了该体系的反常霍耳效应.在该薄膜中发现了铁磁金属/非磁金属体系中最大的霍耳电阻率,讨论了不同原子配比、薄膜厚度对霍耳效应的影响.通过研究饱和霍耳电阻率ρxys同电阻率ρxx的关系,讨论了反常霍耳效应的机理.     

FexSn100-x合金颗粒薄膜的反常霍耳效应

采用离子束溅射的方法制备了一系列不同原子比的Fe_xSn_100-x合金颗粒膜，系统地研究了该体系的反常霍耳效应.在该薄膜中发现了铁磁金属/非磁金属体系中最大的霍耳电阻率，讨论了不同原子配比、薄膜厚度对霍耳效应的影响.通过研究饱和霍耳电阻率ρ_xys同电阻率ρ_xx的关系，讨论了反常霍耳效应的机理. 关键词： 反常霍耳效应 xSn_100-x薄膜')" href="#">Fe_xSn_100-x薄膜     

电阻率和霍耳系数的半自动测量系统

对于半导体材料的电阻率和霍耳系数的测量,可以得到标志材料性能的几个重要参数,如电阻率、电子或空穴载流子浓度、霍耳迁移率、补偿度、禁带宽度以及杂质能级位置等.国内过去一直采用电位差计、检流计或数字电压表来测量电压、电流信号,然后再用计算尺或计算器算出它的结果[1].此法太费事,不方便. 本工作采用一种新的系统来测量电阻率、霍耳系数等,能大大提高劳动效率、计算快而准确,减少了出错率.它的特点可以概括为以下几个方面: 1.快速、准确、重复性好,而且比较直观. 2.能够在测量中监视中间过程. 3.不仅能打印出最后的结果,而且能记录…     

集成电路中的物理问题讲座 第五讲 金属-半导体接触的电流机制

在金属-半导体界面附近一般存在势垒,称为肖特基势垒.基于这一结构的二极管称为肖特基势垒二极管或肖特基二极管. 由于肖特基二极管较p-n结有更低的正向压降,所以在双极型集成电路中用它作限饱和二极管,以显著提高电路的速度.金属半导体接触也是金属-半导体场效应晶体管(MES-FET)及有关集成电路的基础。金属-半导体欧姆接触则广泛用于形成低阻接触. 关于金属-半导体接触界面势垒的形成问题,在本刊 11卷(1982)8期中陈克铭已经作了介绍,这里不再重复.本文着重讨论金属-半导体接触的电流. 金属-半导体接触的电流通常由多数载流子越过势垒形…     

利用霍耳效应测量电磁场功率的简便方法

根据霍耳电磁效应原理而工作的半导体器件,确有很多的特点。如利用霍耳半导体器件制成的传感器可以测量电磁场功率,又能工作在低频、声频和微波频段。一、测量原理如图1所示,将一块半导体放置在垂直于它的磁场中,在半导体的A、A′两侧产生的霍耳电位差U_x,在磁场不太强时,与     

“霍耳效应”实验教学探讨

籽做好霍耳效应教学实验，讨论了使用的磁铁或电磁铁的Ｂ值或励磁电流值和流经霍耳片的样品电流的选取原则，通过实例给出了具体数值。     

霍耳元件灵敏度的测量

采用电压补偿和电流补偿并用的方法，测量霍耳元件的灵敏度，提出用霍耳元件测磁场的简单方法和提高测磁场准确度途径     

人们对“单极感应”的认识

一、引言 古典形式的“单极感应”是指一沿对称轴方向磁化的金属导体磁体绕其对称轴旋转(图1),而在通过金属电刷A、B连接的外电路与导体磁体构成的回路中产生稳恒电流的一种电现象.所用对称形磁体可以是圆柱形、圆盘形,也可以是圆锥形或其它轴对称形的金属导体.通常也称这些形状的金属导体(非磁化)在均匀磁场中绕其对称轴(对称轴沿外磁场方向放置)转动、而在回路中产生稳恒电流的现象为“单极感应”.之所以称为“单极”是由于只有永久磁体两极中的一极与外电路(见图1)相接的缘故.Web的这一命名虽然欠妥,但是由于历史及习惯的原因,一直沿用…     

铜膜的霍耳效应和膜的制备

引言由于金属铜的霍耳效应在物理发展史上具有一定的地位和作用,而且真空镀膜技术在物理实验的各个领域中有着广泛地应用,故虽然铜膜的霍耳效应远不如半导体材料显著,但它能促使学生应用物理概念去思考问题——如何进行实验;又能得到近代实验技术——真空镀膜的训练。本实验中可根据霍耳样品的具体要求,提出镀膜工艺的方案,膜的质量在实验过程中也能得到自身检定。理论上除了应用罗仑兹力的概念外,还可将实验结果与金属自     

硅基半导体多场耦合下的光传输及电调控特性分析

针对硅基半导体电光热多场耦合特性及电调控问题,引入泊松方程和载流子连续性方程来计算载流子输运过程的浓度分布,利用德鲁德-洛伦兹公式和K-K关系式考虑载流子浓度变化对于光折射率和吸收系数的影响,并根据电磁耗散求解热沉积项。通过对半导体基本方程、电磁波动方程和能量方程的耦合方程组进行有限元求解,模拟并分析了电光热三者耦合作用下硅基半导体介电属性及光传输行为随外加电压、载流子初始浓度、换热系数等影响因素的变化规律。研究指出了半导体P区表面反射光电场模随外加电压的降低而升高,随换热系数的增大而降低的规律。利用该机制给出了对反射光强空间分布进行电热调控的方案。