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(lǐng)域得到廣泛應用，如錄像機中用來測量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來檢測電梯門是否關(guān)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(wěn)定后，在沿寬度方向上產(chǎn)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(nèi)的載流子個數(shù)為多少？

Answer 1

【答案】（1）ad（2）（3）個

【解析】

(1)由于假定“霍爾材料”內(nèi)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(wěn)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(jù)電流的微觀表達式得這塊“霍爾材料”中單位體積內(nèi)的載流子個數(shù)

個