Применение эффекта Холла для исследования полупроводниковых материалов

С помощью эффекта Холла легко можно определить тип носителей заpяда. Для этого необходимо поместить исследуемый образец в магнитное поле, направление которого известно, и пропустить через образец постоянный электрический ток известного направления. Тогда по знаку поперечной (холловской) разности потенциалов можно определить, какой тип носителей заряда, электроны или дырки, преобладает в исследуемом полупроводнике (см. pис.1 а, б).

По величине постоянной Холла и электрическому сопротивлению образца определяют концентрацию носителей заряда и их подвижность. Этот метод часто применяют для исследования свойств полупроводниковых пленок.

Преобразователи Холла

Из формулы (4) следует, что ЭДС Холла (холловская разность потенциалов) прямо пропорциональна величине магнитной индукции. Это дает возможность использовать эффект Холла для измерения магнитных полей. Преобразователь Холла – гальваномагнитный полупроводниковый прибор, основанный на эффекте Холла.

Основными достоинствами преобразователей Холла являются:

· отсутствие подвижных частей и, следовательно, сравнительно высокая механическая пpочность;

· малые габариты, что позволяет производить измерение поля в "точке";

· достаточно высокая чувствительность (100 - 500) мкВ/мТл;

· безынеpционность.

Пpеобpазователи Холла применяют для измерения магнитных полей (основное назначение), а также в качестве механических детекторов близости, в качестве бесконтактных переключателей в клавиатурах некоторых компьютеров, для бесконтактного измерения сильных токов, в качестве множительных устройств и т.д. Область применения преобразователей Холла расширяется.

Пpеобpазователи Холла, предназначенные для измерения магнитных полей, принято характеризовать чувствительностью при номинальном (рабочем) токе

при (4.7.17)

Из формулы (14) видно, что значение постоянной Холла зависит от концентрации носителей заpяда обратно пропорционально: чем меньше n, тем больше R_Х, а значит, тем выше чувствительность преобразователя. Поэтому для изготовления преобразователей Холла используют не металлы, а полупроводники: Ge, InSb, InAs, HgSe, HgTe, твердые растворы и другие. При выборе материала предпочтение отдается полупроводникам с высоким значением подвижности носителей заряда.

Преобразователи Холла могут быть изготовлены в виде пластинок прямоугольной формы, вырезанных из монокристалла полупроводника, или в виде тонких (1¸10 мкм) пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку.