Elektronische, magnetische und optische Werkstoffe

Welche Aussage darüber, was sich aus einer Messung des Hall-Effekts ermitteln lässt, trifft zu?

  1. ADer Hall-Koeffizient ist proportional zur Bandlücke, sodass sich die Bandlücke direkt ergibt
  2. BDas Vorzeichen des Hall-Koeffizienten zeigt die Art der Majoritätsträger, sein Betrag die Trägerkonzentration
  3. CDie Hall-Spannung hängt nicht vom Magnetfeld ab, sondern nur vom Strom und von der Probendicke
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Lösung: B. Das Vorzeichen des Hall-Koeffizienten zeigt die Art der Majoritätsträger, sein Betrag die Trägerkonzentration

Legt man an eine stromdurchflossene Probe senkrecht ein Magnetfeld an, werden die Ladungsträger durch die Lorentzkraft zu einer Seitenfläche abgelenkt, und senkrecht zu Strom und Magnetfeld entsteht eine Hall-Spannung. Bei nur einer Ladungsträgerart gilt für Löcher R_H = 1/(ne) und für Elektronen R_H = −1/(ne); das Vorzeichen gibt also die Art der Majoritätsträger an, der Betrag die Ladungsträgerkonzentration n. Zusammen mit dem spezifischen Widerstand lässt sich außerdem die Beweglichkeit μ = |R_H|/ρ bestimmen. Die Hall-Spannung ist sowohl zum Strom als auch zum Magnetfeld proportional. Die Bandlücke bestimmt man aus der Temperaturabhängigkeit der Ladungsträgerkonzentration oder aus der optischen Absorption. Hall-Elemente in Magnetfeldsensoren beruhen auf diesem Effekt.

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