Question

一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”,用它制成的元件稱為“霍爾元件”,這種材料有可定向移動(dòng)的電荷,稱為“載流子”,每個(gè)載流子的電荷量大小為q=1.6×10^－19 C，霍爾元件在自動(dòng)檢測(cè)、控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,如錄像機(jī)中用來(lái)測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來(lái)檢測(cè)電梯門(mén)是否關(guān)閉以及自動(dòng)控制升降電動(dòng)機(jī)的電源的通斷等.

在一次實(shí)驗(yàn)中,一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0×10^－2 m、長(zhǎng)bc=4.0×10^－2 m、厚h=1.0×10^－3 m,水平放置在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,bc方向通有I=3.0 A的電流,如圖11-8所示,由于磁場(chǎng)的作用,穩(wěn)定后,在沿寬度方向上產(chǎn)生1.0×10^－5 V的橫向電壓.

(1)假定載流子是電子,ad、bc兩端中哪端電勢(shì)較高?

(2)薄板中形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率為多大?

(3)這塊霍爾材料中單位體積內(nèi)的載流子個(gè)數(shù)為多少?

圖11-8

Answer 1

解析:(1)由左手定則可判斷,電子受洛倫茲力作用偏向bc邊,故ad端電勢(shì)高.

(2)穩(wěn)定時(shí)載流子在沿寬度方向上受到的磁場(chǎng)力和電場(chǎng)力平衡,

(3)由電流的微觀解釋可得:I=nqvS.故n=I/qvS=3.75×10²⁷個(gè)/m³.

答案:(1)ad端

(2)5×10^－4 m/s

(3)3.75×10²⁷個(gè)/m³