霍尔效应描述了带电粒子(如电子、空穴、离子等)因为外加电场在导体中运动,形成电流时,若在电流的垂直方向上加一个磁场,在垂直磁场和电流的方向上会产生电场。
推导
假设电流沿着x轴正方向,载流子速度大小为。外加磁场沿着z轴正方向,大小为。即。带电粒子受到的合外力为(其中外加电场认为和散射导致的阻力互相抵消)
其中为y轴正方向上的单位矢量。稳定时,合外力为0,则
从这里开始,包含方向,正方向默认为x轴正向。而
所以
整理,得
其中
霍尔电压与纵向电压
又
则
可以得到材料的迁移率,即单位电场下载流子的运动速度
应用
1.根据正负得到载流子带正电还是负电
2.已知外加磁场大小,可得载流子密度
3.已知材料载流子密度的情况下,可以得到磁场大小
4.求得载流子的迁移率