霍尔效应已经制造出数个诺贝尔奖,它是如何鉴别半导体的?

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刁博

发布时间: 19-12-0421:16星问答计划创作者,科学领域创作者
霍尔效应是24岁的美国物理学家霍尔于1879年发现的一种电磁效应。将通有电流的导体、半导体放在磁场中,当磁场方向与电流方向垂直时,导体、半导体在与磁场、电流都垂直的方向出现电势差,这就是霍尔效应。电子时代、信息时代里,利用霍尔效应设计并制造出了很多半导体元件,对霍尔效应的研究已经催生出数个诺贝尔奖,并有望继续制造诺贝尔奖。
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常见的导线是用金属做成的,金属能够导电是因为金属内部存在可以自由移动的电子,这些带负电的电子充当了载流子。半导体材料中可以有电流通过也是因为有载流子,不同的是有些半导体材料中的载流子是带负电的电子,另外一些半导体材料中的载流子是带正电的空穴。以空穴为载流子的半导体就是空穴型半导体,又叫P型半导体;以电子为载流子的半导体就是电子型半导体,又叫N型半导体。
人们无法通过外观来区分P型半导体和N型半导体,利用霍尔效应可以很方便快捷地鉴别出一个半导体到底是P型半导体还是N型半导体。如下图所示,将半导体放在磁场中,磁场的方向垂直于屏幕向里。在半导体中通有向左的电流,此时半导体材料中的载流子就会在洛伦兹力的作用下发生偏转。如果载流子是电子,电子就会向图中的下方偏转,这样下方就会带上负电,上方由于缺少电子而带上正电。如果载流子是空穴,在洛伦兹力的作用下,半导体材料的下方就会带上正电,上方带负电。
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上下两侧带上电荷后,只要鉴定出哪端带正电哪端带负电即可知道到底是N型半导体还是P型半导体。哪端电势高哪端就是带正电。如上图所示的两个半导体元件,左边的就是N型半导体,右边的是P型半导体。
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