选择题3.0分
物理

10.半导体内导电的粒子—“载流子”有两种:自由电子和空穴(空穴可视为能自由移动带正电的粒子),以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体,以空穴导电为主的半导体叫P型半导体。

图12为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图,图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时,会在与z轴垂直的两个侧面之间产生霍尔电势差UH,霍尔电势差大小满足关系,其中k为材料的霍尔系数。若每个载流子所带电量的绝对值为e,下列说法中正确的是(    )

A

如果上表面电势高,则该半导体为P型半导体

B

如果上表面电势高,则该半导体为N型半导体

C

霍尔系数较大的材料,其内部单位体积内的载流子数目较多

D

样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为

考察知识点

  • 霍尔效应及其应用

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正确答案

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解析

试题分析:如果半导体为P型半导体,则能自由移动的是带正电的粒子,由左手定则可以判断出粒子偏向上表面,故上表面电势高,选项A正确;如果半导体为N型半导体,则能自由移动的是带负电子,由左手定则可以判断出电子偏向上表面,故上表面电势低,选项B错误;待电流稳定后,粒子在电场力与洛伦兹力的作用下处于平衡状态,故存在:,而电流的大小又可以表示为IneSv=nebcv,二式整理得:BI=UHnec;又因为,故k=,故霍尔系数k较大的材料,其内部单位体积内的载流子数目较少,选项C错误;由上式还可以推出n=,选项D正确。

考查方向

霍尔元件,电场力,洛伦兹力

解题思路

在霍尔元件中,带电粒子在电场与磁场力的作用下处于平衡状态,故由此可以列出相应的方程来,如果考虑微观的因素,即:将粒子运动的速度与电流相结合,即可得出一个综合关系式,再由题中已知的关系式,二者相结合,可以将结果解出来了。

易错点

半导体不熟悉,蒙了;霍尔元件、霍尔效应不理解,不能建立模型。

知识点

霍尔效应及其应用