2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)

強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)

強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)一、飽和漂移速度

⒈弱電場(chǎng)時(shí):

⒉當(dāng)ε>103V/cm后,成立.

⒊當(dāng)ε>105V/cm后,③偏移電流密度與樣品電流密度的合電流密度在穩(wěn)態(tài)時(shí)為霍爾角的負(fù)值，即：偏移電流與樣品電流密度的關(guān)系是一定的，即:霍爾效應(yīng)的過程如下:1)當(dāng)樣品中存在沿x方向的外加電場(chǎng)εx時(shí)，產(chǎn)生了樣品的電流密度3)從而y方向必將產(chǎn)生一霍爾電場(chǎng),其產(chǎn)生的漂移電流平衡掉偏移電流，結(jié)果使y方向上的總電流為0，即:2)當(dāng)在z方向施加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bz的磁場(chǎng)時(shí)，在y方向上將產(chǎn)生偏移電流二、兩種載流子的霍爾效應(yīng)我們定義：由x軸出發(fā)，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為負(fù)角，逆時(shí)針方向?yàn)檎牵瑒t:從動(dòng)態(tài)平衡的角度考慮，穩(wěn)定時(shí)，橫向電流應(yīng)為零，即載流子分布達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)有兩種載流子同時(shí)存在時(shí):①y方向上總的偏移電流為:②y方向上總的漂移電流為:③穩(wěn)態(tài)時(shí)，y方向上總的電流為零，即:可見，此時(shí)霍爾系數(shù)為:三、霍爾系數(shù)與溫度T的關(guān)系

對(duì)于大多數(shù)半導(dǎo)體,μn>μp，所以在下面的討論中設(shè)b>1.⒈本征半導(dǎo)體，或者雜質(zhì)半導(dǎo)體處于本征激發(fā)區(qū)時(shí)。由于n=p=ni，所以有在這種情況下R<0，隨著溫度的升高，ni增大，所以霍爾系數(shù)的絕對(duì)值減小。

②隨著溫度的升高，電子不斷由價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，n逐漸增加，當(dāng)p=nb2時(shí)，R=0。

③溫度再升高，則p<nb2，于是R<0。 所以，當(dāng)溫度從雜質(zhì)電離區(qū)向本征區(qū)過渡時(shí)，P型半導(dǎo)體的霍爾系數(shù)將改變符號(hào)。⒊

N型半導(dǎo)體

不管在什么溫度下，都有p<nb2，所以R總是小于零，不會(huì)隨溫度而改變符號(hào)。⒉P型半導(dǎo)體

①雜質(zhì)電離區(qū)：導(dǎo)帶中的電子很少，p>nb2，因此，R>0.四、霍爾系數(shù)的修正

以上得到的所有關(guān)系，都假設(shè)載流子的弛豫時(shí)間是與速度無關(guān)的常數(shù)，或者認(rèn)為所有的載流子都以相同的速度做漂移運(yùn)動(dòng)，這顯然是不符合實(shí)際情況的。在考慮電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)作用的情形時(shí)，必須考慮每個(gè)載流子的速度分布函數(shù)。即用玻爾茲曼方程求解。

此時(shí)，從平均的效果來看，載流子偏移運(yùn)動(dòng)的遷移率不再等同于電導(dǎo)現(xiàn)象中的遷移率μ

n或μ

p，而可以引入一個(gè)新的遷移率—霍爾遷移率(μ

H)