Физическая природа эффекта Холла была выяснена на основе классической электронной теории металлов. Полученное выражение постоянной Холла позволило провести экспериментальную проверку этой модели для металлов в предположении, что концентрация электронного газа равна числу валентных электронов в единице объема.
Сравнение расчетных и экспериментальных значений постоянной Холла показало, что удовлетворительное согласие наблюдается только для элементов первой группы таблицы Менделеева. Значительно менее удовлетворительное согласие наблюдается для элементов других групп. Но основная трудность возникла в объяснении знака эффекта Холла для ряда металлов. Так как все металлы обладают электронной проводимостью, то, казалось бы, что знак эффекта Холла у всех металлов должен быть одинаков, так как под действием магнитного поля поток электронов отклоняется вполне определенным образом. Тем не менее, у ряда металлов (Be, Cd, Zn и др.) знак эффекта Холла оказался противоположным. Эта трудность была преодолена в квантовой теории твердого тела
|
|
В лабораторной работе эффект Холла изучается в полупроводнике, поскольку в них эффект Холла имеет в основном классическую природу и, следовательно, полученные выражения для постоянной Холла справедливы. Но тем не менее необходимо помнить следующее. Выражения для постоянной Холла, концентрации носителей тока, подвижности получены в предположении, что носители тока имеют одинаковую скорость движения, которая, к тому же, не изменяется при движении носителей тока в веществе. Кроме того, не учтено то обстоятельство, что при своем движении в реальном веществе носители тока испытывают столкновения и потому рассеиваются на примесях, колебаниях решетки. Учет этого обстоятельства приводит в классической модели эффекта Холла к появлению коэффициента А для постоянной Холла:
. (16.2)