Лабораторная работа 3 Измерения электрофизических параметров полупроводника

E
и 
H
. Холл экспериментально нашёл, что поле E
H
определяется плотностью тока 
j 
и напряжённостью магнитного поля 
H
, а 

---

также свойствами образца. Свойства образца описываются некоторой 
величиной 
R
, называемой коэффициентом Холла. Таким образом
 
Hj
R
=
E
H
. (8) 
Коэффициент Холла можно найти, если учесть, что холловское поле 
должно компенсировать силу Лоренца:
0
=
F
+
eE
H
. (9) 
Из (8) с учётом (3) и (5) находим


 
EH
c
μ
=
H
v
c
=
E
d
d
H


1
. (10) 
Принимая во внимание, что плотность тока равна
σE
=
j
, (11) 
где 
τ
m
ne
=
σ
2
- проводимость, (8) можно переписать в виде
 
 
EH
Rσ
=
jH
R
=
E
H


. (12) 
Сравнивая (10) и (12), мы видим, что
nec
=
σc
μ
=
R
d
1
. (13) 
Через n обозначена концентрация носителей заряда (электронов или 
дырок). Мы видим, что коэффициент Холла 
R
обратно пропорционален 
концентрации носителей заряда и его знак совпадает со знаком носителей 
заряда (
nec
=
R
1

для электронов и 
pec
=
R
1
для дырок, где 
e>0
). 
Формула (13) справедлива строго говоря, лишь тогда, когда время 
релаксации 
τ
не зависит от энергии частицы. В более общем случае 
необходимо включить в (13) ещё и численный множитель 
A
порядка единицы, 
который определяется преобладающим механизмом рассеяния и, кроме того, 
зависит от степени вырождения электронов в зоне проводимости или дырок в 

---

валентной зоне. Таким образом, коэффициент Холла 
R
следует записывать в 
виде
nec
A
=
R
. (14) 
Множитель 
A
называется холловским фактором. Его значение зависит 
от механизмов рассеяния носителей заряда, кроме того, величина 
А, 
как и 
величина подвижности (рис. 6) для электронов и дырок может быть разной. 
С помощью равенства
 
H
μ
=
c
σ
R

(15) 
можно дать определение величины 
μ
H
, имеющей размерность подвижности. 
Её обычно называют холловской подвижностью. При времени релаксации
 
τ=const 
она равна дрейфовой подвижности (рис. 6), определяемой из 
электропроводности 
(σ=enμ
d
)
; в противном случае 
μ
H
=
A μ
d
Рис. 6. Зависимость дрейфовой подвижности от концентрации носителей 
заряда