Question

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．如图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U_H，霍尔电势差大小满足关系U_H=k$\frac{IB}{c}$，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$\frac{IB}{ce{U}_{H}}$

Answer 1

分析 根据左手定则判断带电粒子的电性，根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式，再根据电流的微观表达式列式，最后联立求解即可．

解答 解：AB、电流向右，磁场垂直向内，若上表面电势高，即带正电，故粒子受到的洛伦兹力向上，故载流子是带正电的“空穴”，是P型半导体，故A正确，B错误；
CD、最终洛伦兹力和电场力平衡，有：
evB=e$\frac{U}{d}$…①
电流的微观表达式为：
I=nevS…②
且霍尔电势差大小满足关系U_H=k$\frac{IB}{c}$，
联立解得：n=$\frac{IB}{ce{U}_{H}}$，单位体积内的载流子数目与霍尔系数无关，故C错误，D正确；
故选：AD．

点评 本题关键是明确霍尔效应的原理，知道左手定则中四指指向电流方向，注意单位体积内的载流子数目表达式的各物理量的含义．