半導(dǎo)體物理第次課

半導(dǎo)體物理第次課第一頁，共八十二頁，2022年，8月28日MobilityofthecarriersinEMfieldsMovementsofcarriersinEMfields:

Random+drift第二頁，共八十二頁，2022年，8月28日Inthefollowingdiscussions,wetakeelectronsasexample.Letfieldstrength=E,andtheeffectivemassofelectronism*,thentheacceleratoroftheelectronisSupposerandomscattering,i.e.,v=0aftereachscattering,thenwehaveaveragespeedofcarriers

wheretistheaveragefreetimebetweentwoconsecutivescatterings.第三頁，共八十二頁，2022年，8月28日DefinitionofthemobilityMobilitym:averagespeedofcarrierunderunitfield,whichisaquantityreflectstheeasinessofcarriermovementsinSM.Or

第四頁，共八十二頁，2022年，8月28日MobilityofcommonSM（cm2/VSec）SMmnmpSilicon1350480Germanium3900500GalliumArsenide8000100-3000Itcanbeseenthatthemobilityofelectronsarehigherthanthatofholes,thatwhythatelectronicdevicesthatbasedonN-typeSMrunsfasterthatdevicesbasedonp-typeSM.第五頁，共八十二頁，2022年，8月28日DependenceofmondopinglevelWhy?第六頁，共八十二頁，2022年，8月28日DependenceofmonT第七頁，共八十二頁，2022年，8月28日RelationbetweenCurrentdensityandmobilityCurrentdensity:chargespassthroughaunitareainunittimeDensityofcarriers:n,p;Carriersinabovecolumncanpassthroughtheunitareainunittime,so第八頁，共八十二頁，2022年，8月28日RelationbetweenConductivityandmobilityTotalconductivityofSM第九頁，共八十二頁，2022年，8月28日Hotelectrons—mobilityunderhighfieldWhenE>103V/cmorso,SinceelectricfieldwillnotaffectcarrierconcentrationuntilE~105V/cm,

whenE~103V/cmismainlycausedbythechangeofmobility,i.e.,misnotaconstantwhenE>E~103V/cm.第十頁，共八十二頁，2022年，8月28日DependenceoftheaveragedriftspeedofcarriersonEforsomeSM第十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日ReasonsforthechangeofmobilityE=0,carrierandlatticeareatthermalequilibrium;WhenEisnottoostrong,carriersabsorbenergyfromexternalfield,andthespeedofthecarriersincrease.Atthesametime,partoftheabsorbedenergygivetolatticebyscatteringprocesswhichcausetheSMbecomewarmorevenhot.WhenEisveryhigh,thespeedofcarriersisveryfast,soscatteringhappenssofrequentlythatalltheabsorbedenergyfromtheexternalfieldgivestothelattice.Thespeedofthecarriernolongerincrease,whichresultthedecreaseofmobility.Classicalanalogy:Aballfreefallsfromthespace:Atthebegin,whenthespeedislow,airfrictionissmall,sothespeedoftheballincreases,butasthespeedoftheballreachesacertainvalue,thekineticenergygainedfromgravitationalfieldaretransferredtotheair,andthespeedoftheballnolongerincrease.第十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日SomePhenomenaofSMGunn’seffectHalleffectMagneto-resistanceThermoelectricPhonon-electroneffectUltrasonicamplificationMechanicalpressure-resistanceMageneto-opticaleffectQuantumHalleffect第十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日Gunn’seffectIn1963,Gunnfoundthatwhenthebiasvoltagereachesacertainvalue,,thereareoscillationsinthecircuitatfrequencyofGHz.ThisphenomenoniscalledGunn’soscillation.第十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日Gunn’sDiode第十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日PhysicsoftheGunn’seffectCharacteristicofthebandstructureofGaAs:

1,Directband,avalleyatk=0;

2,In[111]direction,thereisanothervalleyatL,whichis0.29eVhigherthanthevalleyatk=0;Theeffectivemassatthesetwovalleysarequitedifferent,atL,m*is0.55,whileatk=0,m*=0.067.第十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日NegativedifferentialconductivityWhenEisnottoobig,electronsinCBarenearthevalleyatk=0,somisbigsincetheeffectivemassatk=0issmaller;WhenEisbigenough,electronscantransferfromthevalleyatk=0tothevalleyatL.BecausetheelectronsatLisheavier,thespeedoftheelectronsatLisalsosmaller,i.e.,missmaller;Whensuchtransitionissevere,theconductivitydecreases,andaI-Vcurvewithnegativedifferentialappears;Becauseofthenegativeresistance,thecircuitisnotstable,sooscillationocuurs.第十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日

0<E<E1,第一能谷為主;E>E2,第二能谷為主;E1<E<E2,過渡區(qū)，遷移率不斷減小。箭頭之間時s〈0.第十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日Gunn’sOscillator耿氏振蕩可用來產(chǎn)生高頻振蕩（毫米波段）。耿氏效應(yīng)的本質(zhì)是多能谷散射引起的負微分電導(dǎo)。第十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日多能谷下的電導(dǎo)率在半導(dǎo)體的能帶理論中

半導(dǎo)體的導(dǎo)帶極小值可能不止一個；

等能面不一定是球面；

嚴格來說每個能谷對應(yīng)的電導(dǎo)率張量

因此必須計算所有能谷的電導(dǎo)率以求得總電導(dǎo)率。第二十頁，共八十二頁，2022年，8月28日單一能谷的遷移率與電流對一個橢球面，有效質(zhì)量可以分為兩個，一個與主軸平行的ml與兩個與主軸垂直的mt。因此我們有

由此對應(yīng)三個電流及三個遷移率

第二十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日所有能谷對應(yīng)的電流及電導(dǎo)率對多能谷的半導(dǎo)體來說，總電流必須計及所有能谷。對硅的導(dǎo)帶來說，一共有6個能谷，由于同一軸上的兩個能谷對稱，因此6個能谷可分為3組，每組能谷對應(yīng)的電子濃度應(yīng)為總濃度的1/3。對鍺來說，總共有4個能谷，所以每一能谷對應(yīng)的載流子濃度為總濃度的1/4。以下我們僅以硅為例討論?？紤]多能谷因素后，所以某一方向的總電流密度為

第二十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日電導(dǎo)率有效質(zhì)量如果我們將此電流公式與單能谷時的比較，不難發(fā)現(xiàn)我們只要引入一個新的有效質(zhì)量

則電流及電導(dǎo)率的公式

在形式上仍與單能谷時相同。此有效質(zhì)量稱為電導(dǎo)率有效質(zhì)量?？紤]晶體周期勢影響的有效質(zhì)量？導(dǎo)帶密度有效質(zhì)量？第二十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日RelationbetweenconductivityandcarrierconcentrationNotlinear,therearesometransitions.Thereasonforthisisthatthedominatescatteringmechanismofthecarrierchanges.Inaddition,whenheavilydoped,impuritiesarenotfullyionized,whichreducescarrierconcentration,whichresultsinnonlinearrelationbetweendopinglevelandconductivity.Forelectronsandholes,becauseofthedifferenceineffectivemass,conductivitiesaredifferentevenwhenthecarrierconcentrationsarethesame.

第二十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日Dependenceofconductivityonm,n,andTTheconductivityofSMisdependentonbothmandn;ForintrinsicSM,。第二十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日ForextrinsicSM,nisdividedintothreetemperatureregions,misalsodependentonTandscatteringmechanisms第二十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日半導(dǎo)體的磁效應(yīng)之一：霍爾效應(yīng)由于載流子是帶電粒子，在磁場中運動時將受到洛倫茲力的作用，勢必對載流子的運動產(chǎn)生影響?；魻栃?yīng)

實驗上發(fā)現(xiàn)如果把通電的條狀半導(dǎo)體樣

品放置在磁場中，如果磁場的方向與電流方向垂直，則在垂直于電流和磁場的方向上有一橫向電動勢，而且對于P型和N半導(dǎo)體材料，此電動勢的方向相反。這種現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)，對應(yīng)的電動勢為霍耳電動勢。

第二十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日霍爾效應(yīng)示意圖第二十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日電場、磁場共同作用下的動態(tài)平衡載流子在磁場力的作用下作橫向運動，因此使得電荷在側(cè)面積累。兩側(cè)積累的的電荷形成一個附加的電場，載流子在此電場的作用下受到一個橫向的力的作用，此力與磁場引起的洛倫茲力的方向相反。磁場引起的偏轉(zhuǎn)力及附加電場引起的電場力最后相互抵消達到一種動態(tài)平衡。平衡時的橫向電場稱為霍耳電場，兩側(cè)的電勢差稱為霍爾電勢。第二十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日價帶電子與空穴的關(guān)系價帶電子電荷-e速度受力方向-E有效質(zhì)量<0加速度方向真實粒子價帶空狀態(tài)+e與價帶電子相同與價帶電子相反>0與價帶電子相同空態(tài)第三十頁，共八十二頁，2022年，8月28日提示：空穴能帶與電子能帶不同第三十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日價帶電子與空穴的關(guān)系導(dǎo)帶電子電荷-e速度受力方向-E有效質(zhì)量>0加速度方向真實粒子空穴+e與導(dǎo)帶

電子相反與導(dǎo)帶

電子相反>0與導(dǎo)帶電子相反假設(shè)粒子第三十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日霍爾效應(yīng)的定量分析1、霍耳系數(shù)當(dāng)霍耳電場引起的力與磁場引起的力最后達到平衡時，我們有由此我們得到一個十分重要的公式。即霍耳電勢與流過樣品的電流大小及磁場強度成正比，比例系數(shù)稱為霍耳系數(shù)，對電子R=-1/ne，對空穴為R=1/pe。

第三十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日

2、霍爾角在無磁場時，載流子的漂移運動方向與電流方向相同或相反，但兩者沒有夾角(0或180）。磁場引起附加電場，使得載流子的運動方向與外場的方向有一個夾角，此夾角稱為霍耳角。霍耳角的正切應(yīng)等于霍耳電場與外場的比值，即，若霍爾電場較小，

則，可見偏轉(zhuǎn)角的方向與霍耳系數(shù)相同。將R代入可得

第三十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日3、霍耳遷移率由于磁場的存在，電子的漂移運動方向發(fā)生變化，因此以上公式中所用的遷移率嚴格來說應(yīng)是磁場下的遷移率，即霍耳遷移率。引入霍爾遷移率后，霍耳系數(shù)要進行修改，

相應(yīng)的霍耳角、霍耳電勢等也要進行修改。

第三十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日霍爾遷移率對簡單能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，Rn與Rp不必修正。由半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)可以算出霍耳遷移率與一般遷移率的比值，它們?yōu)榈谌?，共八十二頁?022年，8月28日霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的霍耳電場的方向及霍耳電勢差的符號是相反。根據(jù)霍耳電勢差的符號可確定半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型、載流子濃度。根據(jù)霍爾電勢差的大小可以用來測量磁場。根據(jù)磁場存在時產(chǎn)生橫向電勢差的特點可以用來制作傳感器。通過霍爾遷移率的測量，可以確定載流子散射的主要機制?；舳禂?shù)是半導(dǎo)體材料的一個很重要參數(shù)。

第三十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日兩種載流子同時存在時的霍爾系數(shù)在磁場作用下電子與空穴的橫向運動方向是相同的，它們引起的橫向電流的大小

積累在兩側(cè)的電荷產(chǎn)生的霍耳電場引起的電流，由它引起的橫向電流為

當(dāng)達到平衡時兩者數(shù)值相同，即

第三十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日兩種載流子同時存在時的霍爾系數(shù)-cont而有兩種載流子同時存在時的電導(dǎo)率為代入前面的式子，可以得到霍耳電場與磁場及電流的關(guān)系第三十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日兩種載流子同時存在是的霍耳系數(shù)

其中。第四十頁，共八十二頁，2022年，8月28日利用霍爾效應(yīng)測量導(dǎo)電型號的局限性一般情況下b>1，對于以空穴為主的半導(dǎo)體，當(dāng)溫度較低時p>>n，R>0，當(dāng)溫度較高時，r若在某一溫度p=nb，則R=0，若溫度再增高，則R<0。因此對P型半導(dǎo)體而言，隨溫度變化霍耳系數(shù)會變號，所以測量P型半導(dǎo)體時應(yīng)該注意。對N型半導(dǎo)體，由于分子始終是負的，所以不會改變符號。對于的材料，不能利用霍爾效應(yīng)判斷導(dǎo)電型號。第四十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日磁阻效應(yīng)當(dāng)半導(dǎo)體材料置于外場中時，半導(dǎo)體的電阻值比無磁場時的大，這種現(xiàn)象稱為磁阻現(xiàn)象，即磁場引起的電阻變化現(xiàn)象。磁阻現(xiàn)象的本質(zhì)是載流子在磁場的作用下偏轉(zhuǎn)使得沿外電場方向運動的載流子密度變小，這相當(dāng)于電阻增加。

1）載流子軌跡呈波動狀；

2）載流子速度不同使得大于及小于平均速度

的載流子受力方向相反，使得沿外場方向運動的載流子數(shù)目減小。第四十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日1、軌跡變長，相當(dāng)于遷移率下降1、在磁場力的作用下，載流子作圓周運動。2、在電場力的作用下，載流子作定向運動?？傮w：螺旋運動。第四十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日運動速度不同的影響1、由于載流子運動速度偏離平均速度，在霍爾電場和磁場的共同的作用下，載流子可能向不同的方向偏離。導(dǎo)致沿外場方向運動的載流子數(shù)目和速度分量下降。2、因為J=nqv,因此n、v的下降導(dǎo)致電流密度的減小，即電導(dǎo)率減小。第四十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日磁阻與磁場強度及遷移率的關(guān)系如果mB遠小于1，則電阻增加的數(shù)值與霍耳遷移率及磁場強度的平方成正比，即

系數(shù)稱為磁阻系數(shù)。不同的散射機制其對應(yīng)的磁阻系數(shù)是不同的，對晶格振動散射，而對電離雜質(zhì)散射，

磁場強度較大時，電阻變化與磁場成正比。第四十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日磁敏器件由于霍爾電場也與遷移率成正比，所以無論是利用霍爾效應(yīng)還是磁阻效應(yīng)作磁敏器件，載流子遷移率m越大越好。目前適合做磁阻元件的半導(dǎo)體材料主要有InSb、InAs、GaAs、Ge和Si等。半導(dǎo)體材料Si、Ge的霍爾系數(shù)大，但遷移率小。因此，它適合于做直接利用霍爾電壓的磁敏元件。III-V族化臺物半導(dǎo)體InAs和InSb的霍爾系數(shù)雖然小，但遷移率卻非常大，所以它們適合做磁阻器件。第四十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日應(yīng)用范圍半導(dǎo)體磁敏元件，包括霍爾元件（開關(guān)型、線性），磁阻型磁敏器件。例如：偽幣檢測器磁敏電位器磁阻式齒輪傳感器磁敏測距儀磁敏尺磁記錄設(shè)備第四十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日左：InSb電阻與磁場的關(guān)系

右：一種磁敏電位器

第四十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日半導(dǎo)體的熱效應(yīng)

熱導(dǎo)率

單位時間內(nèi)流過單位截面單位溫度差的樣品兩端的熱能量。實驗發(fā)現(xiàn)它與樣品兩端的溫度差成正比，即式中k稱為熱導(dǎo)率，W為熱能流密度。對金屬來說，k主要來自于電子的熱傳導(dǎo)，對絕緣體來說，主要靠晶格振動傳熱，而對半導(dǎo)體來說，電子傳導(dǎo)與晶格振動傳導(dǎo)同等重要。

第四十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日晶格振動的熱導(dǎo)率第五十頁，共八十二頁，2022年，8月28日載流子的熱傳導(dǎo)率半導(dǎo)體中載流子的熱傳導(dǎo)系數(shù)

載流子的熱導(dǎo)率與它們的遷移率及濃度有關(guān)。遷移率越大，載流子流動越快，k越大；載流子密度越大，參與輸運的電子越多，k也越大。另外溫度越高，電子的熱運動能量越大，則每次能傳送的能量也越大，相應(yīng)的k也大；載流子的電導(dǎo)率與熱傳導(dǎo)率成正比。

第五十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日簡并情況下載流子的熱傳導(dǎo)率對簡并半導(dǎo)體來說，參與熱傳導(dǎo)的電子局限與費米能級附近，與金屬中的傳導(dǎo)電子相似，所以它的熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)與金屬的相同，即。

可以看出它非簡并半導(dǎo)體中的載流子的熱導(dǎo)率是相似的，只不過前面的系數(shù)有差別。第五十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日熱電效應(yīng)I：塞貝克效應(yīng)當(dāng)兩種金屬或半導(dǎo)體接觸時，如果兩個觸點的溫度不同，則電路中有電流流過。如果不是閉合回路，則在開環(huán)端兩端有電動勢產(chǎn)生。第五十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日Seebeck系數(shù)由于溫差產(chǎn)生的電動勢稱為溫差電動勢。溫差電動勢與材料本身及兩端的溫度差有關(guān)。單位溫差引起的電動勢稱為溫差電動勢率，或塞貝克系數(shù)。第五十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日P、N型半導(dǎo)體的Seebeck系數(shù)P型半導(dǎo)體的Seebeck系數(shù)為正，N型的為負；可以用來判斷導(dǎo)電類型、發(fā)電、測量溫度等。第五十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日溫差發(fā)電小Figureofmerit

Z(優(yōu)值)優(yōu)值決定了熱電轉(zhuǎn)換效率。特點：

體積小、無噪音、無振動、可以用任何熱源，如太陽能、核能、廢熱、地?zé)帷⒑Ｑ鬁夭畹取５谖迨摚舶耸摚?022年，8月28日實際溫差發(fā)電塊的結(jié)構(gòu)第五十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日實際使用的溫差發(fā)電材料200℃左右：BiTe為主體的溫差發(fā)電材料，轉(zhuǎn)換效率一般為3～4%左右。在500℃以下的溫度，ZnSb是一種很好的溫差電材料，價格也便宜，煤油燈發(fā)電機大部分采用此材料。500℃左右使用PbTe、GeTe、AgSbTe、SnTe或者它們的合金材料，轉(zhuǎn)換效率為5%左右。PbTe是應(yīng)用最多的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器材。1000℃左右使用FeSi、GeSi合金等半導(dǎo)體材料。特別是Ge、Si合金材料，已有效率達10%的報導(dǎo)。第五十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日利用溫差電動勢測量導(dǎo)電型號熱探針半導(dǎo)體材料接觸時，對于N型材料材料熱觸點相對于室溫觸點為正，對P型材料熱觸點為負的。熱電動勢裝置一般只限于低阻材料。如果電阻率足夠高，熱探針可能使材料處于本征狀態(tài)。由于一般情況下電子遷移率高于空穴遷移率，因此熱探針將總是為正，即易將P型高阻材料誤判為n型。為了防止這種情況的產(chǎn)生，可用冷探針來代替熱探針，即一個探針為室溫，另一個冷卻。第五十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日利用熱探針測導(dǎo)電型號

第六十頁，共八十二頁，2022年，8月28日熱電效應(yīng)II：帕爾帖效應(yīng)當(dāng)兩種導(dǎo)體接觸處通過電流J時，在接觸觸會放熱或吸熱，這種現(xiàn)象稱為帕爾帖效應(yīng)。實驗證明放出或吸收的熱量與通過的電流成正比，即，II稱為帕爾帖系數(shù)。第六十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日機理分析N型半導(dǎo)體的導(dǎo)帶比金屬的費米能級高，所以金屬側(cè)的電子要得到額外的能量才能進入半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，所以它要在電流流出處（即電子進入處）吸熱。當(dāng)電子從N型半導(dǎo)體進入金屬時它要當(dāng)初多余的熱量，即在電流流入處發(fā)熱。利用這個原理可制造半導(dǎo)體制冷、制熱器件。一個電子吸收或放出的能量為

在電流為J的條件下，單位時間內(nèi)流過的電子數(shù)為J/e，所以單位時間內(nèi)吸收或放出的熱量為：

第六十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日帕爾帖系數(shù)與Seebeck系數(shù)的關(guān)系因為，

所以帕爾帖系數(shù)可改寫為a就是前面提到的塞貝克系數(shù)，即溫差電動勢率第六十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日半導(dǎo)體制冷器

與半導(dǎo)體溫差發(fā)電器相反，在半導(dǎo)體和全屬接觸處通電流時，由于勢壘的存在，電子越過勢壘時，吸收能量（冷卻）或放出能量（發(fā)熱）。利用這種帕爾貼效應(yīng)在半導(dǎo)體金屬接觸處通電時，所出現(xiàn)的吸熱現(xiàn)象而做成的致冷器叫做溫差致冷器或者電子冷凍器第六十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日半導(dǎo)體制冷器的特點及應(yīng)用實際應(yīng)用時常把許多溫差電偶組成溫差電堆，由若干溫差電堆構(gòu)成溫差致冷器。半導(dǎo)體致冷器雖然功率小，但它具備小型化時效率不變。無振動、無噪聲、無摩擦損耗、溫度控制容易；改變電流方向就可以實現(xiàn)冷卻或加熱。適合與做小型冷凍器、恒溫器、電子裝置的冷卻（如CPU的冷卻）以及醫(yī)學(xué)儀器、藥物等的儲存等。第六十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日熱電效應(yīng)III：湯姆遜效應(yīng)當(dāng)電流通過溫度梯度均勻的導(dǎo)體或半導(dǎo)體時，原有的溫度分布將被破壞，為維持原有的溫度分布，半導(dǎo)體或?qū)w除產(chǎn)生焦耳熱外，還將吸熱或放熱，這種效應(yīng)稱為湯姆遜效應(yīng)。吸收或放出的熱量與通過的電量及溫度的落差成正比，即

第六十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日機理分析溫度不同處載流子的熱運動能是不同的。假定電勢能高的地方溫度較高，那么在外場的作用下載流子將發(fā)生漂移運動，使得高能（高溫）電子向低能（低溫）方向運動，這樣就使得原先的溫度梯度受到破壞。為了維持原先的溫度，半導(dǎo)體將放熱。反之，如果電勢能高的地方為低溫，那么由于在電場力的作用下，載流子由低能向高能處運動，為了維持原先的溫度梯度，半導(dǎo)體將從外界吸熱。第六十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日熱磁效應(yīng)I：愛廷豪森效應(yīng)當(dāng)薄片導(dǎo)體內(nèi)有電流J流過時，若在垂直薄片及電流的方向上加磁場B，則在薄片的兩側(cè)有溫度梯度產(chǎn)生，產(chǎn)生的溫度梯度與電流強度、磁場強度成正比，比例系數(shù)為愛廷豪森系數(shù)，即顯然它與霍耳效應(yīng)十分相似，但現(xiàn)在產(chǎn)生的不是霍耳電場，而是溫度梯度。第六十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日機理分析洛倫茲力與霍爾電場力達到平衡后，運動速度大于平均速度的載流子受到的磁場力大于霍爾電場力，向一方偏轉(zhuǎn)。而運動速度小于平均速度的載流子受到的磁場力小于霍爾電場力，向另一側(cè)偏轉(zhuǎn)。這樣導(dǎo)致在兩邊積累的載流子的熱運動能不一致，因此在橫向產(chǎn)生一個溫度梯度。

第六十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日熱磁效應(yīng)II：Nernst效應(yīng)

X方向存在溫度梯度，磁場為Z方向，則在Y方向產(chǎn)生電動勢。即在熱流與磁場垂直的方向有電動勢產(chǎn)生。這種現(xiàn)象稱為能斯特現(xiàn)象，對應(yīng)的電場稱為能斯特電場，它與溫度梯度及磁場強度成正比，系數(shù)Q稱為能斯特系數(shù)。與愛廷豪森效應(yīng)相似，Nernst效應(yīng)的實驗裝置與霍耳效應(yīng)相似，但在霍耳效應(yīng)時有電流流過半導(dǎo)體，而這里是熱流流過半導(dǎo)體。第七十頁，共八十二頁，2022年，8月28日機理分析其實我們可以這樣分析。載流子從高溫向低溫的定向熱運動速度與低溫向高溫的定向運動的速度是不同的。在沒有磁場時兩個方向的載流子數(shù)目相同，但方向相反，系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，兩側(cè)沒有電場。我們看