Question

【題目】 有一種半導體材料稱為“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的電荷，稱為載流子，每個載流子的電荷量大小為.霍爾元件在自動檢測、控制領域得到廣泛應用，如錄像機中用來測量錄像磁鼓的轉速、電梯中用來檢測電梯門是否關閉以自動控制升降電動機的電源的通斷等.在一次實驗中，一塊“霍爾材料”制成的薄片寬，長，厚，水平放置在豎直向上的磁感應強度的勻強磁場中，bc方向通有的電流，如圖所示，由于磁場的作用，穩定后，在沿寬度方向上產生的橫向電壓.

（1）假定載流子是電子，ad、bc兩端面中哪端電勢較高？

（2）薄板中形成電流I的載流子定向運動的速率多大？

（3）這塊“霍爾材料”中單位體積內的載流子個數為多少？

Answer 1

【答案】（1）ad（2）（3）個

【解析】

(1)由于假定“霍爾材料”內的載流子是電子，所以當電流方向沿bc方向時，載流子沿cb方向做定向移動，由左手定則可以判定載流子所受的洛倫茲力方向由ad面指向bc面，因而電子聚集到bc面，使bc面帶上負電，ad面由于失去電子而帶上正電，故ad面電勢比bc面電勢高；

(2)在磁場作用下穩定后，載流子在沿寬度方向上受到的洛倫茲力和電場力平衡，由平衡條件可得

解得薄板中形成電流I的載流子定向運動的速率

(3)根據電流的微觀表達式得這塊“霍爾材料”中單位體積內的載流子個數

個