D3 Efeito Hall

Tópico

Quando uma corrente elétrica atravessa uma amostra de material semicondutor enquanto um campo magnético aplicado também a atravessa, em uma direção perpendicular à corrente elétrica, uma tensão de Hall transversal é induzida na amostra. A força de Lorentz exercida por esse campo magnético aplicado sobre os portadores de carga majoritários da corrente elétrica os desvia em direção a uma das bordas laterais da amostra. Esses portadores de carga majoritários desviados se acumulam nessa borda lateral até que o campo elétrico transversal gerado por essa acumulação equilibre exatamente a força de Lorentz. Esse campo elétrico transversal equilibrado constitui a tensão de Hall transversal medida entre as duas bordas laterais da amostra. Um campo magnético aplicado mais forte, atravessando a mesma corrente elétrica, aumenta a força de Lorentz e, consequentemente, a tensão de Hall transversal.

Isso resulta em uma força de Lorentz mais forte e, consequentemente, em uma tensão de Hall transversal maior. Essa mesma tensão de Hall transversal determina o coeficiente de Hall dessa amostra de material semicondutor: o sinal desse coeficiente de Hall revela diretamente o tipo de portador de carga majoritário na amostra — positivo se os buracos forem desviados e se acumularem nessa borda lateral, negativo se forem elétrons. A magnitude desse mesmo coeficiente de Hall revela a concentração desses portadores de carga majoritários; quanto maior a concentração, menor a magnitude. Isso ocorre porque uma maior concentração de portadores de carga majoritários distribui a mesma corrente elétrica entre mais portadores individuais e, consequentemente, reduz o desvio líquido produzido por essa tensão de Hall transversal. O fato de essa concentração de portadores de carga majoritários nessa amostra ser menor significa que, para a mesma corrente elétrica e o mesmo campo magnético aplicado, essa tensão de Hall transversal é consequentemente maior e, portanto, a magnitude desse coeficiente de Hall também é maior.

Portanto, este modelo, com a tensão de Hall transversal e o coeficiente de Hall usados ​​para determinar a amostra, combina esse mesmo coeficiente de Hall com a condutividade da amostra, medida separadamente, para determinar a mobilidade de Hall desses portadores de carga majoritários. Essa combinação do coeficiente de Hall e da condutividade medida separadamente nos permite obter essa mobilidade de Hall sem a necessidade de quaisquer testes adicionais além dos dois já realizados nesta mesma amostra. O fato de esse coeficiente de Hall, determinado aqui a partir da tensão de Hall transversal, ser maior em magnitude para a mesma condutividade medida desta amostra significa que a mobilidade de Hall desses portadores de carga majoritários também é, consequentemente, maior.

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