03.06 根據霍爾效應，如何判斷是p型還是n型半導體？

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霍爾效應是24歲的美國物理學家霍爾於1879年發現的一種電磁效應。將通有電流的導體、半導體放在磁場中，當磁場方向與電流方向垂直時，導體、半導體在與磁場、電流都垂直的方向出現電勢差，這就是霍爾效應。電子時代、信息時代裡，利用霍爾效應設計並製造出了很多半導體元件，對霍爾效應的研究已經催生出數個諾貝爾獎，並有望繼續製造諾貝爾獎。

常見的導線是用金屬做成的，金屬能夠導電是因為金屬內部存在可以自由移動的電子，這些帶負電的電子充當了載流子。半導體材料中可以有電流通過也是因為有載流子，不同的是有些半導體材料中的載流子是帶負電的電子，另外一些半導體材料中的載流子是帶正電的空穴。以空穴為載流子的半導體就是空穴型半導體，又叫P型半導體；以電子為載流子的半導體就是電子型半導體，又叫N型半導體。

人們無法通過外觀來區分P型半導體和N型半導體，利用霍爾效應可以很方便快捷地鑑別出一個半導體到底是P型半導體還是N型半導體。如下圖所示，將半導體放在磁場中，磁場的方向垂直於屏幕向裡。在半導體中通有向左的電流，此時半導體材料中的載流子就會在洛倫茲力的作用下發生偏轉。如果載流子是電子，電子就會向圖中的下方偏轉，這樣下方就會帶上負電，上方由於缺少電子而帶上正電。如果載流子是空穴，在洛倫茲力的作用下，半導體材料的下方就會帶上正電，上方帶負電。

上下兩側帶上電荷後，只要鑑定出哪端帶正電哪端帶負電即可知道到底是N型半導體還是P型半導體。哪端電勢高哪端就是帶正電。如上圖所示的兩個半導體元件，左邊的就是N型半導體，右邊的是P型半導體。

刁博

霍爾效應（電磁效應）是美國物理學家霍爾在研究金屬的導電機制時發現的，定義為當電流垂直於外磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在半導體的兩端產生電勢差的一種現象，衡量霍爾效應的判斷標準是左手準則。

判斷半導體N/P型的方法：用左手定則,磁場方向穿過手心,四指的方向為電流方向,拇指的方向為電場方向,拇指指向負電荷一方,此時為P型半導體；若方向正好相反,則為N型半導體。

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根據加磁場後形成的電場方向判斷半導體的類型。由於空穴和電子帶電性不同，給一塊未知類型的半導體施加恆定的電流，半導體內的空穴運動方向與電流方向相同，電子運動方向與電流方向相反。再給這塊半導體施加一個垂直於電流方向的磁場，這是電子和空穴會向電流方向的兩側發生偏轉，直到形成的電場力與磁場對載流子的洛倫茲力大小相同方向相反時，電子和空穴不會繼續向兩側偏轉。而此時，通過電流方向兩側形成的電場方向就可以判斷半導體的類型。由於兩種載流子運動方向相反，所以二者所受的洛倫茲力大小相同方向相同。然而，n型半導體的電子濃度要高於p型半導體，所以載流子偏轉一側是電子聚集，而p型半導體則正好相反。

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布達拉

霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起的偏轉。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場方向上產生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場，即霍爾電場EH。

電流IS通過N型或P型霍爾元件，磁場B方向與電流IS方向垂直，且磁場方向由內向外，對於N型半導體及P型半導體，分別產生的方向如左圖和右圖的霍爾電場EH（據此，可以判斷霍爾元件的屬性——N型或P型）。

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關鍵字: 效應 磁場 科學