霍尔效应与电阻测量
实验二霍尔系数和电阻率的测量
实验二 霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象称为霍尔效应。
随着半导体物理学的发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。
若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
一、实验目的1. 了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识；2. 学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的V H -I S 和V H -I M 曲线；3. 确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图 (a)所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D 、E 上通以电流I S ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：B v e F g （）其中，e 为载流子（电子）电量，v 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷，在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H ——霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A ’称为霍尔电极。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多(a (b图 样品示意图数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有I S (X)、B (Z) E H (Y) < 0 (N 型)E H (Y) > 0 (P 型)显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移。
对比霍尔传感器与磁敏电阻的工作原理
一、霍尔传感器的工作原理1. 霍尔传感器是一种利用霍尔效应进行测量的传感器，霍尔效应是由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年发现的一种物理效应。
2. 霍尔传感器是通过将电流传导材料置于磁场中，利用霍尔效应产生一个电压信号来检测磁场强度的传感器。
当传导材料中有电流通过时，磁场会使电子受到偏转，从而在传感器输出端产生一个电压信号。
3. 霍尔传感器的工作原理可以简单理解为磁场引起电子偏转产生电压信号，从而实现对磁场的检测。
二、磁敏电阻的工作原理1. 磁敏电阻是一种磁场敏感的电阻，其阻值会随着外加磁场的变化而发生变化。
2. 磁敏电阻的工作原理是基于磁阻效应，当磁敏电阻处于外加磁场中时，其晶格结构或磁性材料会发生变化，从而导致电阻值发生变化。
3. 一般来说，磁敏电阻是由氧化铁、氧化镍等磁性材料制成，当外加磁场改变了这些材料的磁矩方向时，电阻值会发生相应的变化。
4. 磁敏电阻的工作原理可简单理解为外加磁场改变磁性材料的磁矩方向，从而导致电阻值发生变化。
三、霍尔传感器与磁敏电阻的对比1. 原理差异：霍尔传感器是利用霍尔效应来测量磁场强度的传感器，而磁敏电阻是利用磁阻效应来测量外加磁场的变化的传感器。
2. 灵敏度：通常情况下，霍尔传感器的灵敏度要高于磁敏电阻，因为霍尔传感器是直接测量磁场强度，而磁敏电阻是间接测量外加磁场的变化。
3. 响应速度：由于霍尔传感器是通过电子受到磁场影响产生电压信号来检测磁场强度，因此其响应速度一般要快于磁敏电阻。
4. 成本：通常来说，磁敏电阻的制造成本要低于霍尔传感器，因为磁敏电阻一般采用的是一些常见的磁性材料，而霍尔传感器需要一定的电子元件来实现。
5. 应用范围：霍尔传感器和磁敏电阻在应用范围上略有不同，霍尔传感器适用于需要精确测量磁场强度的场合，而磁敏电阻适用于对外加磁场变化敏感的场合。
四、结论根据上述分析，霍尔传感器和磁敏电阻的工作原理、性能特点以及应用范围都有所不同。
实验三 半导体霍尔效应测量实验
实验三半导体材料的霍尔效应测量实验1实验原理1）霍尔效应霍尔效应指的是在外加磁场的作用下，给半导体通入电流，内部的载流子受到磁场引起的洛伦兹力的影响，空穴和电子向相反的方向偏转，这种偏转导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累，形成附加的横向电场，直至电场对载流子的作用力与洛伦兹力抵消，此时的电场强度乘以半导体样品的宽度后，可以得到霍尔电压V H。
设磁感应强度为B，电子浓度（假设为n型半导体）为n，则电流表达式为I H=nevbd，而霍尔电压产生的电场为E H=vB霍尔电压的表达式为:V H=E H b=vBb =I HnebdBb =1neI H Bd=R HI H Bd其中R H称为霍尔系数：R H=1 ne可以通过V H,B, I H的方向可以判断样品的导电类型，通过V H和 I H的关系曲线可以提取出R H，进一步还可以得到电子（空穴）浓度。
在实际测量中，还会伴随一些热磁副效应，使得V H还会附带另外一些电压，给测量带来误差。
为了消除误差，需要取不同的I H和B的方向测量四组数据求平均值得到V H，如下表示I H正向I H负向B正向V1V3B负向V2V42)范德堡法测量电阻率由于实验使用的霍尔元件可视为厚度均匀、无空洞的薄片，故可使用范德堡法进行电阻率的测量。
在样品四周制作四个极小的欧姆接触电极1,2,3,4。
如图2所示。
14图 1 霍尔效应原理示意图先在1、2端通电流，3、4端测电压，可以定义一个电阻R1=|V34| I12然后在2、3端通电流，1、4端测电压，求R2=|V14| I23理论上证明样品的电阻率与R1、R2的关系为ρ=πdln2R1+R22f可以通过查表可知范德堡因子f与R1/R2的关系，从而求得样品的电阻率。
2实验内容本实验所用仪器为SH500-A霍尔效应实验仪、恒流电源、高斯计。
实验步骤如下：1）连线掌握仪器性能，连接恒流电源与霍尔效应试验仪之间的各组连线。
2）测量霍尔系数，判断样品的导电类型测量半导体样品的霍尔系数。
霍尔效应和开尔文电桥测低值电阻
假设薄片的宽度为d，在两侧的横向电场的电势差为： UH = EH d = υBd. 电流是单位时间通过某一截面的电荷量，通过霍尔器件的电流是 I = jad = qnυad. 于是： υ= I . nqad (7) (6) (5)
其中，n是载流子浓度，j 是电流密度。将式(7)带入式(4)可得 UH = 令 RH = 为霍尔系数，则 UH = RH 所以霍尔系数等于 RH = 定义霍尔灵敏度 KH = 1 , nqa (12) UH a . IB (11) IB . a (10) IB . nqa 1 , nq (8)
套餐C：改变铜棒和铝棒的长度l三次，在倍率(0.01和0.1)情况下，调 节R1 = R2 = 2KΩ, ..., 5KΩ，测出RX 的值。利用式(18)计算得到铜棒和铝棒的电阻率。共 有2 × 3 × 2 × 4 = 48组数据。 实验数据处理： 套餐A：在给定铜棒长度情况下，计算出铜棒在比率为0.1时的电阻值RX = RX ± △RX ， 然后通过式(18)计算出电阻率ρ = ρ ± △ρ。类似计算铜棒在比率为0.01和相同长度时铝棒 在比率为0.01及0.1情况下的电阻值和电阻率。 √∑ ∑ RXi (RXi − RX )2 RX = , △RX = (19) n (n − 1) 套餐B：类似套餐A，当铜棒和铝棒在比率为0.1或0.01时，测量并计算三个不同长度下它 们的电阻值RX = RX ± △RX ，然后通过式(18)计算出电阻率ρ = ρ ± △ρ。 套餐C：Double 套餐B。 实验结论： 套餐A：相同材料，不同比率下可电导率比较；比较铜棒和铝棒的电导率。 套餐A：相同材料，不同长度下的电导率比较；比较铜棒和铝棒的电导率。 套餐A：前面二者结合。 实验讨论： 吧啦吧啦。。。。。。 关于本实验对你们的一点小期望： 1：掌握开尔文电桥测低值电阻的基本原理及其平衡条件。 2：熟悉开尔文电桥测低值电阻的方法。 3：掌握实验数据处理的方法。 PS1：这是关于霍尔效应和开尔文(双臂)电桥测低值电阻两个实验的简单说明的试行版， 不是预习报告。同学们如果有什么问题可以提出来，我们共同修改。 PS2: 实验课的课时不是你们课表上的两个课时而是三个课时，如果加上课间休息的时间 一般大概是150分钟左右，基本上是靠近5点(国庆之后靠近四点半)。 PS3：非常感谢14物1第5及6组和14物2第3及4组的所有同学，例如：肖杉、聂锦坤、祝鑫 婷、小璇姐等。这四组的同学中有的小伙伴没有认真记录试验原理， 有的也会在做实验 过程中出现一点小状况，但是他们都很认真地、辛苦地完成了实验，并为以后做霍尔效应 和开尔文电桥测低值电阻实验的同学提供了很多有用的信息和经验。 再次感谢他们！最 后祝所有的同学们快乐实验！学业进步！(笑脸)
测量范德堡法电阻率和霍尔电压
http ：//半导体材料研究和器件测试通常要测量样本的电阻率和霍尔电压。
半导体材料的电阻率主要取决于体掺杂，在器件中，电阻率会影响电容、串联电阻和阈值电压。
霍尔电压测量用来推导半导体类型（n 还是p ）、自由载流子密度和迁移率。
为确定半导体范德堡法电阻率和霍尔电压，进行电气测量时需要一个电流源和一个电压表。
为自动进行测量，一般会使用一个可编程开关，把电流源和电压表切换到样本的所有侧。
4200A-SCS 参数分析仪拥有4个源测量单元（SMUs ）和4个前置放大器（用于高电阻测量），可以自动进行这些测量，而不需可编程开关。
用户可以使用4个中等功率SMU （4200-SMU,4201-SMU ）或高功率SMU （4210-SMU,4211-SMU ），对高电阻材料，要求使用4200-PA 前置放大器。
4200A-SCS 包括多项内置测试，在需要时把SMU 的功能自动切换到电压表或电流源，霍尔电压测量要求对样本应用磁场。
4200A-SCS 包括交互软件，在半导体材料上进行范德堡法和霍尔电压测量。
4200A-SCS Clarius+软件提供了全面的程序库，除电阻率和霍尔电压测试外，还包括许多其他测试和项目。
范德堡法和霍尔电压测试是在Clarius V1.5和V1.6中新增的，包括计算确定表面或体积电阻率、霍尔迁移率和霍尔系数。
范德堡法电阻率测量人们通常使用范德堡法（vdp ）推导半导体材料的电阻率。
这种四线方法用在拥有四个端子、均匀厚度的小的扁平形样本上。
电流通过两个端子施加到样本上，透过相反的两个端子测量电压下跌，如图1所示。
使用图2所示的SMU 仪器配置，围着样本的边缘重复测量8次。
然后使用这一串8项电压测量（V1-V8）和测试电流（I ）来计算电阻率（ρ），ρA 和ρB 是体积电阻率，f A和f B 是样本对称度的几何因数，与两个电阻比率Q A 和Q B 相关。
公式如下：测量范德堡法电阻率和霍尔电压泰克科技供稿图1范德堡法配置图2范德堡法电阻率测量惯例63http ：//霍尔电压测量霍尔电压测量对半导体材料表征具有重要意义，因为从霍尔电压和电阻率可以导出传导率类型、载流子密度和迁移率。
霍尔效应实验方法
霍尔效应实验方法【实用版3篇】目录（篇1）1.霍尔效应实验方法的概述2.霍尔效应实验方法的原理3.霍尔效应实验方法的步骤4.霍尔效应实验方法的应用5.霍尔效应实验方法的注意事项正文（篇1）【霍尔效应实验方法的概述】霍尔效应实验方法是一种用于测量半导体材料中的霍尔效应的实验方法。
霍尔效应是指当半导体材料中的载流子在电场作用下发生偏移，并在材料内部产生横向电场，从而导致横向电流的现象。
霍尔效应实验方法可以帮助研究者了解半导体材料的性质，并为器件设计和制造提供重要参数。
【霍尔效应实验方法的原理】霍尔效应实验方法的原理是基于霍尔效应的测量。
在半导体材料中，载流子受到电场作用而发生偏移，形成横向电场。
当横向电场达到一定程度时，会在材料表面产生横向电流。
通过测量横向电流，可以计算出载流子浓度和电场强度等相关参数。
【霍尔效应实验方法的步骤】1.准备半导体材料：选择合适的半导体材料，如硅、锗等，并加工成薄片或晶圆。
2.制作电极：在半导体材料表面制作电极，通常需要四个电极，分别是源极、漏极、霍尔极和反向霍尔极。
3.施加电压：通过源极和漏极施加直流电压，形成直流电场。
4.测量电流：通过霍尔极和反向霍尔极测量横向电流。
5.计算参数：根据测量得到的横向电流，计算载流子浓度、电场强度等参数。
【霍尔效应实验方法的应用】霍尔效应实验方法在半导体材料研究、器件设计和制造等领域具有广泛应用。
通过测量霍尔效应参数，可以了解半导体材料的载流子浓度、迁移率、电阻率等重要参数，为器件设计和制造提供重要依据。
【霍尔效应实验方法的注意事项】1.在实验过程中，要注意半导体材料的加工和处理，避免污染和损伤。
2.在施加电压时，要注意控制电压和电流，避免超过材料的承受范围。
目录（篇2）1.霍尔效应实验方法的背景和意义2.霍尔效应实验方法的原理3.霍尔效应实验方法的实验步骤4.霍尔效应实验方法的注意事项5.霍尔效应实验方法的应用领域正文（篇2）一、霍尔效应实验方法的背景和意义霍尔效应实验方法是一种用于测量磁场强度的实验方法，它基于霍尔效应的原理。
介绍磁通测量的方法
介绍磁通测量的方法磁通测量是一种用于测量磁场特性的方法，它在许多领域中都具有广泛的应用，例如电力系统、电动机、仪器仪表等。
磁通测量可以通过测量磁感应强度、磁通量等参数来反映磁场的分布和特性。
在磁通测量中，我们常用的方法包括：霍尔效应测量、磁电阻测量和法拉第效应测量。
1. 霍尔效应测量：霍尔效应是指在一块薄片上通有电流时，垂直于电流和磁场方向的方向上会产生电势差，这种现象被称为霍尔效应。
利用霍尔效应可以测量磁感应强度以及磁场的方向和分布。
在实际应用中，我们通常使用霍尔元件来测量磁通量。
霍尔元件是一种集成了霍尔效应的电子器件，常用的有霍尔传感器和霍尔开关。
通过将霍尔元件放置在待测磁场中，当磁场发生变化时，霍尔元件会产生相应的电信号，进而测量磁场的特性。
2. 磁电阻测量：磁电阻效应是指材料的电阻会随着外加磁场的变化而发生变化。
根据磁电阻效应，我们可以设计磁电阻测量装置来测量磁感应强度、磁场的方向和大小。
目前，最常用的磁电阻测量方法是磁电阻效应传感器。
磁电阻效应传感器通常由磁电阻材料、导线和电子装置组成。
当该传感器处于磁场中时，其电阻会发生变化，通过测量电阻的变化可以得到与磁场相关的信息。
3. 法拉第效应测量：法拉第效应是指当导电体运动穿过磁场或磁场变化时，会在导电体两端产生电势差。
这种现象被称为法拉第效应。
法拉第效应可以用于测量磁通量和磁场的分布。
法拉第效应传感器是一种典型的应用，通过测量法拉第效应可以得到磁场的特性。
这种传感器可用于测量磁通量、磁场分布以及有关磁场的运动状态等。
总结回顾：在本篇文章中，我们介绍了磁通测量的几种常用方法，包括霍尔效应测量、磁电阻测量和法拉第效应测量。
这些方法都可以用于测量磁场的特性，并提供有关磁感应强度、磁通量以及磁场分布的信息。
通过采用这些方法，我们可以更好地理解和分析各种与磁场相关的问题。
在实际应用中，根据具体的需求和测量要求，我们可以选择合适的方法来进行磁通测量。
实验二 霍尔系数和电阻率的测量
实验二 霍尔系数和电阻率的测量把通有电流的半导体置于磁场中，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象称为霍尔效应。
随着半导体物理学的发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。
若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
一、实验目的1. 了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识；2. 学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的V H -I S 和V H -I M 曲线；3. 确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。
对于图2.1 (a)所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D 、E 上通以电流I S ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：B v e F g （2.1）其中，e 为载流子（电子）电量，v 为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生偏移，则在Y 方向即试样A 、A ’电极两侧就开始聚集异号电荷，在A 、A ’两侧产生一个电位差V H ，形成相应的附加电场E H ——霍尔电场，相应的电压V H 称为霍尔电压，电极A 、A ’称为霍尔电极。
电场的指向取决于试样的导电类型。
N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。
对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有(a) (b) 图2.1 样品示意图I S (X)、B (Z) E H (Y) < 0 (N 型)E H (Y) > 0 (P 型)显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移。
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可以从复合玻色子(每电子携带奇数根 量子磁通) 的角度有一个较好的理解.
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应用:
1. 1990年起, 电阻标准为:
2. 精细结构常数
在量子电动力学中，任何电磁 现象都可以用精细结构常数的 幂级数来表达。这样一来，精 细结构常数就具有了全新的含 义：它是电磁相互作用中电荷 之间耦合强度的一种度量，或 者说，它就是电磁相互作用的 强度。
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2.2 磁电阻测量
恒流源
V
电流
四探针
薄膜
d
mA
磁场电源
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图５ 四探针测量法的原理图
图６ 四端法测电阻示意图
R=U/I ρ=RS/L S=Wt
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8200
8150
8100
8050
R(0
颗粒膜中的巨磁电阻效应类似于多层膜的情 况,主要是磁性颗粒本身之间的相互散射.
隧道巨磁电阻效应 磁性多层膜的巨磁阻效应一般发生在磁性层/非磁 层/磁性层之间,其中非磁层为金属层,对于非磁层为 半导体或绝缘体材料的磁性多层膜体系,若在垂 直于膜面即横跨绝缘体材料层的电压作用下可以 产生隧穿电流,便形成了隧道磁电阻效应.
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霍尔效应及磁电阻测量
2 磁电阻效应
1 霍尔效应
1.1 经典霍尔效应 整数量子霍尔 效应 1.2 量子霍尔效应 分数量子霍尔 效应
Magnetic Resistance
2.1 磁电阻效应(MR)原理 2.11 正常磁电阻效应(OMR) 的基本原理 Ｏrdinary
2.12 各向异性磁电阻效应(AMR) 的基本原理 Anisotropic 2.13 巨磁阻效应(GMR) 的基本原理 Ｇiant 2.2 磁电阻测量
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1.21 整数量子霍尔效应
德国物理学家冯· 克利青等在二维体系 的霍尔效应实验中，多次研究在处于极低温度 1.5K 和强磁场18T 的作用下，发现了一个与 经典霍尔效应完全不同的现象: 霍尔电阻R H 随磁场的变化出现了一系列量子化电阻平台, h 这些平台电阻为 2 ,这种现象称为整数量 ie 子霍尔效应。
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崔琦、施特默和劳克林在比整数量子霍尔 效应更低的温度0.1K 和更强的磁场20T条件 下,对具有高迁移率的更纯净的二维电子气系统 样品的测量中,也在一些电阻和温度范围内观测 到横向霍尔电阻呈现平台而同时纵向电阻减小 到零的现象,但不同的是,这些平台对应的不是 整数值,而是分数值,称为分数量子霍尔效应。
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2.13 巨磁电阻效应
巨磁阻效应(giant magnetoresistance， GMR) ,是指在磁性材料和非磁性材料相间的多 层膜中,电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场 作用时存在巨大变化的现象. 巨磁电阻效应只有在纳米尺度的薄膜中才 能观测到,因此纳米材料以及超薄膜制备技术的 发展使巨磁电阻传感器芯片得以实现.
8000
7950
7900
7850 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000
H(Oe)
图７ [Co（1 nm）/ITO （2nm）]50 多层膜 电阻随磁场的变化关系
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图８00 Prentice Hall
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氧化物膜
主要由钙钛矿类的亚锰酸(LaMnO3 )中的 La 3 部分被Ca、Ba和Cd等二价离子替换。 类钙钛矿的Ln1 - xMxMnO3 系氧化物具有一个 共同特征,在一定温度范围时外磁场可使其从顺磁性 或反铁磁性变为铁磁性,在磁性发生转变的同时,其导 电特性从半导体态转变为金属态,从而使其电阻率产 生巨大的变化.庞磁电阻( colossal magnetoresistance,CMR).
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图４
巨磁阻效应示意图
FM 表示磁性材料,NM 表示非磁性材料,磁性材 料中的箭头表示磁化方向,Spin 的箭头表示通过电 子的自旋方向;在下部的两个线路图中,R 表示电阻 值,R 的大小用体积大小形象表示．
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颗粒膜 颗粒膜具有微颗粒和薄膜双重特性及其交互 作用效应,因此从磁性多层膜巨磁效应的研究延 伸到磁性颗粒膜巨磁效应的研究有其内在的必然 性.
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2.12 各向异性磁电阻效应
在铁磁性物质中,当外磁场与电流的 夹角变化时,样品的电阻也随之变化. 这 种现象被称之为各向异性磁电阻效应. 各向异性散射是由于电子自旋轨道耦合和势散射中心的低对称,降低 了电子波函数的对称性,从而导致了电 子散射的各向异性.
eEH evB
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Is nevbd
得
IsB 1 IsB VH E H b RH ne d d
1 RH ne
霍尔系数
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霍尔效应的应用
测量载流子浓度 判断半导体类型 测量磁场强度 测量地磁场 电信号转换及运算 设计磁流体发电机 测量电流强度 测量微小位移
0 MR 100% 0
场为零时的电阻率。 磁电阻效应按磁电阻值的大小和产生机理的不同 可分为：正常磁电阻效应(OMR)、各向异性磁电阻效 应(AMR)、巨磁电阻效应(GMR) 等。
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2.11 正常磁电阻效应
正常磁电阻效应来源于磁场对电子的洛 仑兹力,导致载流子运动发生偏转或产生螺旋运 动,使电子碰撞几率增加,电阻增大.
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0
av
AMR / ( // ) / 0
这里 0 为铁磁材料在理想退磁状态下的电阻率。 不过由于理想的退磁状态很难实现，通常取
0 av ( // 2 ) / 3
则有：
// AMR av av
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2.14 磁电阻效应应用
巨磁电阻读出磁头
当记录媒质上的剩余磁场作用于磁头时,自旋阀的自 由层磁化强度方向发生变化,电阻的变化通过磁头的电流 读出。
传统的薄膜感应式磁头的读出电压与线圈圈数和磁通 变化率成正比,为检测与高密度位信息相对应的微弱的剩磁 通,不得不增加线圈的圈数和增加硬盘的线速度。线圈圈数 的增加不仅增大了制造过程的难度,同时也引起了磁头阻抗 的增长,对提高磁记录密度是不利的,而随着硬盘的小型化, 硬盘线速度相应下降,读出信号的幅度会变的更小。
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二维电子气主要用MOSFET方式实现
图２
MOSFET 示意图
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图３ 整数量子霍尔效应
二维电子系统在强磁场作用下, 会形成 电子的分立能级(称为Landan 能级).
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1.22 分数量子霍尔效应
何弢博士——建筑师 何钟泰博士——工程师 黄干亨博士——律师 叶惠康博士——香港儿 童合唱团创办人 石信之——指挥家 马思聪——音乐家 何建宗教授——环保及 极地探险家(培正中学校监) 毛钧年——前新华社社 长 谢仕荣——AIA保险集团 亚太区总裁 林秀棠——商人 赵世曾——商人、建筑 师 陈国强——商人、土木 工程师 何重恩——香港电台节 目监制及主持人。 顾明均－－香港著名商 人，南太电子集团创办人。
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Δ ρ ρ B ρ 0 2 2 H 其关系式为 ρ ρ0
ρ0 、ρB 分别为无有磁场时的电阻率. H是磁 场强度,μ是载流子迁移率.
几何磁阻效应
几何磁阻效应是在相同磁场作用下,几何形 状不同的半导体片出现电阻值不同变化的现象.
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物理磁阻效应 正常磁电阻效应 几何磁阻效应
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物理磁阻效应
当洛仑兹力和霍尔电场所产生的静电 力合力作用的结果平衡时电子的速度V0为
V0 VH /( B j b)
如果电子运动的速度V > V0 时,电子将沿着 洛仑兹力作用的方向偏转, 使沿着外电场方向的 电流密度减小,即由于磁场的存在而增加了电阻,
何沛雄教授－－香港大学中文系名誉教授 吴家玮——香港科技大学创校校长 钟景辉——资深的香港舞台剧演员和导演，戏剧教育家 视制作人，电视剧演员及电视节目主持。 唐英年——现任香港财政司司长。 黄杏秀——香港电视艺员。 欧倩怡——香港电视艺员。 王晶——香港电影导演、编剧、制作人。 关锦鹏——香港电影导演。 陈键锋——香港电视艺员。 周松岗——地铁公司行政总裁。 卓以和博士——半导体之父 沈吕九博士——著名物理学家 林思齐博士——前加拿大不列颠哥伦比亚省省督 谢志伟博士——前浸会大学校长 吴清辉教授——浸会大学校长 萧荫堂教授——哈佛大学数学系系主任 郭新教授——香港大学理学院院长，著名天文学家
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1.1 经典霍尔效应
当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于 磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的 现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔 电压）。
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图１
霍尔效应原理