Почему у n-типа и p-типа разный знак напряжения Холла?

Знак задаёт заряд основных носителей. Электроны и дырки отклоняются так, что на одной и той же стороне пластины заряд разного знака. R_H = 1/(n q) отрицателен для электронов и положителен для дырок.

Почему толще пластина — меньше U_H?

В формуле U_H = R_H I B / t толщина стоит в знаменателе: тот же ток распределён по большему сечению, поперечное поле слабее. При фиксированных I и B больше t — меньше напряжение Холла.

Бывает ли эффект Холла в изоляторе?

Измеримого стационарного напряжения нет: свободных носителей почти нет. В идеальном проводнике внутреннее E = 0, устойчивое холловское поле не устанавливается. Эффект заметен в металлах и особенно в полупроводниках.

Где применяют эффект Холла?

Датчики магнитного поля, бесконтактное измерение тока, датчики положения в двигателях. По знаку U_H определяют тип основных носителей.

Эффект Холла

Напряжение Холла U_H = R_H I B / t; знак R_H для электронов и дырок. Меняйте B, I, n и толщину.

Графики

О модели

Эффект Холла: в пластине с током I, помещённой в перпендикулярное поле B, носители отклоняются силой Лоренца F = q[v × B], пока поперечное поле E_H не уравновесит магнитную силу. Напряжение Холла U_H = R_H I B / t, коэффициент R_H = 1/(n q); знак R_H различает электроны (n-тип) и дырки (p-тип). Меняют I, B, концентрацию n, толщину t и тип носителей. Модель: однородная пластина, однородные поля, без зависимости подвижности от температуры.

Для кого: Вуз: электромагнетизм и физика полупроводников; датчики Холла.

Ключевые понятия

эффект Холла
напряжение Холла
коэффициент Холла
сила Лоренца
концентрация носителей
полупроводник n-типа
полупроводник p-типа

Как это работает

Постоянный ток в перпендикулярном магнитном поле: сила Лоренца отклоняет носители, пока поперечное поле E_H не уравновесит её. Напряжение Холла U_H пропорционально I и B и обратно пропорционально толщине t и концентрации n. Знак коэффициента R_H различает электронную и дырочную проводимость.

Основные формулы

U_H = R_H I B / t , R_H = −1/(n e) (e⁻) , R_H = +1/(n e) (дырки)

|U_H| ∝ B I / (n t)

Часто задаваемые вопросы

Почему у n-типа и p-типа разный знак напряжения Холла?: Знак задаёт заряд основных носителей. Электроны и дырки отклоняются так, что на одной и той же стороне пластины заряд разного знака. R_H = 1/(n q) отрицателен для электронов и положителен для дырок.
Почему толще пластина — меньше U_H?: В формуле U_H = R_H I B / t толщина стоит в знаменателе: тот же ток распределён по большему сечению, поперечное поле слабее. При фиксированных I и B больше t — меньше напряжение Холла.
Бывает ли эффект Холла в изоляторе?: Измеримого стационарного напряжения нет: свободных носителей почти нет. В идеальном проводнике внутреннее E = 0, устойчивое холловское поле не устанавливается. Эффект заметен в металлах и особенно в полупроводниках.
Где применяют эффект Холла?: Датчики магнитного поля, бесконтактное измерение тока, датчики положения в двигателях. По знаку U_H определяют тип основных носителей.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 65 в «Электричество и магнетизм».

Вся категория →

НовоеШкольные

Циклотрон

Запустить симулятор

Однородное магнитное поле изгибает траекторию, переменное электрическое поле в зазоре между дуантами ускоряет частицу. Циклотронная частота ω_c = qB/m.

НовоеУниверситет / научные

Секторный масс-спектрометр

Запустить симулятор

Селектор скоростей пропускает ионы с v = E/B, магнитный сектор разделяет их по радиусу r = mv/(qB): при одном заряде разные массы попадают в разные точки детектора.

НовоеШкольные