Hall-Koeffizient-Rechner

Der Hall-Effekt tritt auf, wenn ein Strom durch einen Leiter oder Halbleiter einem senkrecht dazu gerichteten Magnetfeld ausgesetzt wird. Die magnetische Lorentzkraft lenkt Ladungsträger seitlich ab, sodass sich Ladung an gegenüberliegenden Probenrändern ansammelt. Die entstehende transversale Potenzialdifferenz heißt Hall-Spannung. Ihr Betrag und Vorzeichen liefern Informationen über die beweglichen Ladungsträger des Materials. Bei einer rechteckigen Probe entspricht der Hall-Koeffizient dem Produkt aus Hall-Spannung und Probendicke, geteilt durch das Produkt aus Strom und Magnetfeld. Mit Spannung in Volt, Dicke in Metern, Strom in Ampere und Feld in Tesla hat das Ergebnis die SI-Einheit Kubikmeter pro Coulomb. Behalten Sie das gemessene Spannungsvorzeichen sowie die gewählten Strom- und Feldrichtungen bei, denn die Umkehr einer dieser Richtungen kehrt die Hall-Spannung um. Im einfachen Einträgermodell ist die Trägerkonzentration der Kehrwert des Produkts aus Elementarladung und Betrag des Hall-Koeffizienten. Der Rechner verwendet den exakten Betrag der Elementarladung von 1.602176634e-19 Coulomb und gibt die Konzentration in Ladungsträgern pro Kubikmeter an. Ein negativer Koeffizient steht üblicherweise für elektronendominierte Leitung, ein positiver für positive Träger oder Löcher. Diese Deutung setzt die übliche Orientierungskonvention für Spannung, Strom und Magnetfeld voraus. Reale Materialien können mehrere Trägertypen mit unterschiedlicher Beweglichkeit enthalten. Dann ist der gemessene Hall-Koeffizient eine gewichtete Transporteigenschaft; sein Kehrwert liefert nicht unmittelbar die gesamte Trägerkonzentration. Magnetische Materialien können zusätzlich einen anomalen Hall-Beitrag aufweisen. Probengeometrie, ungleichmäßige Dicke, Kontaktpositionen, Temperatur, Feldkalibrierung und Offsetspannungen beeinflussen die Messgenauigkeit. Feldumkehr und Mittelung antisymmetrischer Spannungswerte sind ein übliches Verfahren zur Entfernung von Spannungsoffsets. Der Rechner eignet sich für einführende Festkörperphysik, Halbleitercharakterisierung und schnelle Laborkontrollen. In der üblichen Hall-Bar-Geometrie bezeichnet die Dicke die Abmessung parallel zum Magnetfeld. Gemeint ist der Längsstrom durch die Probe, nicht die Stromdichte. Rechnen Sie Millivolt oder Millimeter vor der Eingabe in Volt beziehungsweise Meter um. Für genaue Materialparameter sollten Sie das Ergebnis mit einer Unsicherheitsanalyse und einem geeigneten Transportmodell verwenden.