Эффект Холла — это физическое явление, которое возникает, когда электрический ток проходит через проводник в магнитном поле, перпендикулярном направлению тока. Этот эффект был открыт американским физиком Эдвардом Холлом в 1879 году.

Происхождение эффекта Холла

Когда проводник, по которому течет ток, помещается в магнитное поле, то на носители заряда (электроны или дырки) начинает действовать сила Лоренца, направленная перпендикулярно как к току, так и к магнитному полю. Это приводит к тому, что носители заряда отклоняются в одну сторону проводника, создавая разность потенциалов (напряжение) поперек тока. Это смещение носителей заряда создает электрическое поле, которое уравновешивает силу Лоренца. В результате в проводнике появляется так называемое Холловское напряжение (VH).

Измерение подвижности носителей заряда

Подвижность носителей заряда (μ) определяется как способность носителей перемещаться под воздействием электрического поля. Подвижность рассчитывается по формуле:

[
\mu = \frac{I}{n \cdot e \cdot E}
]

где:

( I ) — ток,( n ) — концентрация носителей заряда,( e ) — элементарный заряд,( E ) — электрическое поле.

Для измерения подвижности в контексте эффекта Холла обычно используется Холловское сопротивление (RH), которое связано с геометрией образца и значениями тока и Холловского напряжения:

[
R_H = \frac{V_H}{I \cdot d}
]

где:

( V_H ) — Холловское напряжение,( I ) — ток,( d ) — ширина образца перпендикулярно току.Определение типа проводимости

Тип проводимости (n или p) определяется по знаку Холловского напряжения. Если Холловское напряжение положительное, то в проводнике преобладают положительные носители (дырки), что говорит о p-типа проводимости. Если напряжение отрицательное, то преобладают отрицательные носители (электроны), что указывает на n-тип проводимости. Таким образом, эффект Холла позволяет не только измерять подвижность носителей, но и определять их тип.