Магнетоопір

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Магнетоо́пір — властивість матеріалу змінювати свій електричний опір у магнітному полі.

Якщо позначити опір матеріалу без магнітного поля  \rho , а його опір у магнітному полі з магнітною індукцією B позначити  \rho_H , то магнетоопір зручно характеризувати величиною

 \frac{\Delta \rho}{\rho} = \frac{\rho_H - \rho}{\rho} .

Ця відносна зміна опору не залежить від напрямку прикладеного магнітного поля, а, отже, є парною функцією магнітної індукціі B. При малому магнітному полі відносна зміна опору залежить від магнітної індукції квадратично, в сильних полях зазвичай виходить на насичення.

Величина магнетоопору для кожного конкретного матеріалу залежить від типу розсіювання носіїв заряду. Вона різна в залежності від того, чи розсіювання відбувається в основному на нейтральних чи на заряджених домішках чи на фононах.


Фізична природа явища[ред.ред. код]

В однорідному магнітному полі вільні заряджені частинки рухаються по спіралі. Магнітне поле не впливає на складову швидкості вздовж поля, але складова, перпендикулярна до поля змінюється сильно. Як наслідок, електропровідність стає тензорною величиною.

\mathbf{j} = \hat{\sigma}(\mathbf{B}) \mathbf{E} .

Якщо магнітне поле прикладене перпендикулярно до електричного поля, то струм можна записати у вигляді

 j_x = \sigma_{xx} E_x + \sigma_{xy} E_y
 j_y = \sigma_{yx} E_x +  \sigma_{yy} E_y .

Якщо вибрати вісь x вздовж зовнішнього поля, то, зазвичай, у магнітному полі виникне також і перпендикулярна складова напруженості електричного поля  E_y , яку можна знайти з умови  j_y = 0 .

В такому випадку

 \frac{\Delta \rho}{\rho} = \frac{\sigma_0 \sigma_{xx}}{\sigma_{xx}^2 + \sigma_{yx}^2} -1 ,

де  \sigma_0  — провідність без магнітного поля.

Напівпровідники[ред.ред. код]

У слабких магнітних полях, коли  \tau \omega_H \ll 1 , де  \tau  — час релаксації носіїв заряду, а  \omega_H  — циклотронна частота, в напівпровідниках із одним типом носіїв заряду відносну зміну опору в магнітному полі можна оцінити за формулою

 \frac{\Delta \rho}{\rho} = \omega_H^2 \frac{ \langle \tau^3 \rangle \langle \tau \rangle - \langle \tau^2 \rangle^2} 
{\langle \tau^2 \rangle^2} ,

де час релаксації  \tau усереднюється по енергії. Якщо час релаксації енергії носія заряду не залежить від енергії, то відносна зміна опору в магнітному полі дорівнює нулю. Але для більшості механізнімів розсіювання носіїв заряду така залежність існує.

У сильних магнітних полях

 \frac{\Delta \rho}{\rho} = \langle \tau \rangle \langle \tau^{-1} \rangle -1

і не залежить від магнітного поля.

Історія[ред.ред. код]

Магнетоопір відкритий Вільямом Томсоном у 1856 році.

Дивіться також[ред.ред. код]

Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.

Джерела[ред.ред. код]

  • Ансельм А.И. (1978). Введение в физику полупроводников. Москва: Наука.