ホール効果(p型の場合)が理解できません [無断転載禁止]©2ch.net
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いろんな解説を見ても、p型のホール効果が本質的に理解できません。
表面的には、p型は正孔がローレンツ力を受けるから電子が力を受けるn型とは
逆向きのホール電圧を発生すると理解しています。
しかしp型も本当は電子が移動しているのであって、p型もn型も流す電流の方向が同じであれば
同じ磁場に対して同じ方向に移動する「電子」が同じ方向のローレンツ力を受けて同じ極性の
ホール電圧を発生すると思うのです。ですが実際には逆極性になります。
正孔がローレンツ力を受けるとはいったいどう考えればいいのか(本当は電子が力を受けているはずなのに)、
メカニズムを解説して下さい。 どんな考え方でも自己流でも結構ですので
よろしくお願い致します。 それ、２ちゃんでまともに説明できるやつはおらんだろ
ネットで昔から議論されてるがまともな答え見たことないな 電子がQ側にあつまって ホール電圧に差ができるってググればわかる 理研の税金無駄使い、954万円高級家具カッシーナ・イクスシーの指定購入も大問題 : 千日ブログ ～雑学とニュース～
http://1000nichi.blog73.fc2.com/blog-entry-7696.html
税金の無駄遣い？STAP細胞関連経費1億4500万円 小保方晴子氏の検証実験参加は不要だったで書いた理研の税金の無駄使い。
実は小保方晴子さんらのSTAP細胞関連だけでなく、別の問題にも触れられていました。扱いが小さかったんですけど、こちらもすごく問題だと思います。
(中略)
●本来なら大問題である税金の無駄遣い
この高級家具の件は、小保方晴子さんが買ったのでは？と、STAP細胞疑惑のときにいっしょに話題になったものです。しかし、すぐに東大教授になった別の方のところで購入したものだと、断定されていました。
違っていたら困りますし、名前を出しちゃうとあれかな？と思うので書きませんが、「カッシーナ・イクスシー 東大教授」あたりで検索すると簡単に出ます。もうあだ名が「カッシーナ」という感じになっていました。
「計２８８個の穴があること」など、実質的に特定のブランド以外を排除した購入など認められるはずがないものであり、本来なら非常に問題です。これは小保方さん問題以上に返金を求めやすくないですかね？
マスコミはこっちの問題ももっと追求すべきだと思います。 俺も教えてほしいわ。
どう考えても正孔では説明できんよな。ｎ型と同じで実際に動くのは電子だしな。
導体からｐ型半導体に突入する電子は、ｐ型半導体に添加されたアクセプタの影響で電荷が反転して
陽電子になると考えるしか説明できないんとちゃうか？
つまり、ｐ型半導体の中では伝導を担う電子だけはプラス電荷を持った陽電子としてふるまうようになると考える。
実験事実はそれでしか説明できんと思うわ。
だから教科書とかネットなどで説明されている正孔なんてのは欠陥モデルだな。
電子に働くローレンツ力がまったく説明になっておらんだろ。実体のない正孔にローレンツ力がどうやって働くの？って。 ちょっと補足しておくと、導体とｐ型半導体の接続箇所は２か所あるよな。
導体から電子が入っていく箇所では、電子とそれと逆方向の陽電子の対消滅が起こると考える。
導体へ電子が逃げていく箇所では、電子とそれと逆方向の陽電子の対発生が起こると考える。
この２つの機構によって、電子と陽電子の逆向きではあるが連続的な流れを保てることになる。もちろん電流としてはどこでも同一方向になる。
導体での電子の流れと、それと接続するｐ型半導体内の陽電子は反対方向の流れだというモデルなんだが。
異論は認めるぞ。 ここは間違いだな。
＞導体からｐ型半導体に突入する電子は、ｐ型半導体に添加されたアクセプタの影響で電荷が反転して
＞陽電子になると考えるしか説明できないんとちゃうか？
上で書いたように対消滅で消えると考えないとダメだな。 >>8
ｐ型半導体の両端でそれぞれ発生と消滅を同時にしていると考えれば
全体としては質量も電荷も保存されるね。
電子と陽電子の対発生 → 質量２個発生、電荷ゼロ
電子と陽電子の対消滅 → 質量２個消滅、電荷ゼロ
局所的に考えるとオカルトというか量子もつれか量子テレポーテーションみたいな感じになるけど
全体としての辻褄は合いそうだ。 導線からｐ型半導体に電子が流れ込む接合面では、導体からの電子とｐ型半導体からの陽電子がぶつかって対消滅。
ｐ型半導体から導線に電子が流れ込む接合面では、導体へ向かう電子とｐ型半導体へ向かう陽電子が対発生。
２つの接合面での独立した現象ではなく、ｐ型半導体を一つの連続的な電子領域だと考えて対消滅と対発生が同時に起こるとみなすということだね。 >>10
質量の発生と消滅は考えなくていいだろ。
質量はそのままで電荷の「中和」と「再帯電」を考えればいい。
片方の接合面付近では電子と陽電子がぶつかって中和し電荷ゼロの２質点となり、もう片方の接合面では
２質点が再帯電して電子と陽電子になる。
この陽電子がＰ型における正孔の正体だと考えればいいだろ。
Ｐ型内ではこの陽電子が電流となり、電荷を失ってこのあと陽電子か電子になる電子の質点（電荷ゼロ）が
熱的に漂っていると考えればいいんじゃないかな。 >>12
ああそうか。
質量はそのままで電子が電荷のみを失うと考えればいいのか。
ｐ型半導体に添加するアクセプタは電子を捕縛するのではなく、電子の電荷のみを奪って
残りの中性な電子質量が漂っているというイメージでもいいね。それが質点。
このアクセプタによって発生した中性の電子質量がｐ型半導体内には最初から存在していて、
さらに導体とｐ型半導体の２つある接触箇所では
・２つの中性な電子質量 → 導体へ出ていく電子 ＋ ｐ型半導体内へ向かう陽電子 の２つが発生（プラスマイナス電荷の分離発生、電荷量は保存される）
・導体から入ってくる電子 ＋ ｐ型半導体から出ていこうとする陽電子 → 中和して電荷を失った２つの電子質量が発生、ｐ型半導体内で熱的に拡散する
つまり、アクセプタによる中性電子質量の発生と上の２つの接触箇所で起こる現象を合わせれば
ｐ型半導体のホール電圧がなぜｎ型とは逆の極性になるかが説明できるなあ。
ｐ型半導体内には陽電子が発生・存在していると考えるのがミソだな。
でも、陽電子って長時間存在し続けられるの？
マクロ的な質量流密度が逆になる理由には、ちょっと無理っぽい解釈じゃね？ >>1
まず、p型半導体のフェルミ面付近では
電子有効質量が負なのは知ってる？ >>14
濃淡ができるから熱的に拡散するんじゃないのかな。
>>15
その質量が負になるというのは、本来の電子の方向とは逆向きに電界によって加速されるという意味の負ならば
それこそ負電子すなわち陽電子じゃないのかな。 >>13
そのモデルの骨格は正しいと思うけど、それだけでは熱起電力が説明できないね。
少し改良すればいいよ。あとで書いてみる。 正孔モデルではP型のホール効果が説明できない（ローレンツ力を受ける実体がないので）。
しかし、P型半導体内にはプラスキャリアがあってそれがホール電圧を発生するのも確か。
そうすると、移動可能なのは電子しかないので電子がプラスキャリアになるしかない。
そういう話でしょ。 >>13
さて、このモデルでは熱起電力が説明しにくい。
金属があって両端に温度差があると電子の濃淡ができてそれが起電力になる。
半導体でも一緒。
N型なら熱した側の電子が拡散し反対側へ集まることで両側に電子の濃淡（核の陽子によるプラス、電子によるマイナス）が生じて起電力が発生する。
P型なら正孔が拡散するのでN型とは反対の起電力が発生する。しかしホール電圧と同じで
本当は電子が拡散するのだからP型であってもN型と同じ極性の起電力を発生しないとおかしいが、実際にはそうならない。
だからホール電圧だけでなく、熱起電力でもP型の正孔モデルでは説明がつかない。 >>13
このモデルでは、単独のＰ型半導体の片側を熱した場合、その内部には電気的に中性な電子質量しか
移動可能な粒子として存在していないので、熱によって拡散するのはその電荷を持たない電子質量だけであるため
起電力を発生しないことになる。
両端を金属と接触させてＰ型半導体の熱起電力による電位差を測定しようとするとループ状の熱電対になってしまうので
これではＰ型半導体の本当の熱起電力を測定していることにはならない。
金属と接触させずに孤立した状態でＰ型半導体の熱起電力を測定するには、Ｐ型半導体を大きな電気双極子とみなして
周囲の空間に電界が発生しているかを測定しなければならない。
このような測定例があるのかどうか知らないが、もし電界が発生していないのなら>>13のとおり孤立したＰ型半導体の内部には
中性キャリアしか存在しないことになる。
しかしまあその可能性は低いので、次のように考える。 >>13
＞ｐ型半導体に添加するアクセプタは電子を捕縛するのではなく、電子の電荷のみを奪って
＞残りの中性な電子質量が漂っているというイメージでもいいね。それが質点。
上の部分をこう考える。
アクセプタによって奪われる電荷量は、ｅあるいは２ｅの２とおりがある。
ｅだけ奪われた電子は中性の電子質量となり、２ｅ奪われた電子は陽電子となる。
前者を電子質量子ということにする。
つまり、Ｐ型半導体内にはアクセプタにより電子を奪われた「電子質量子」と「陽電子」が
最初から存在することになる。そしてその存在割合は物質による。
あとは>>13の考えどおりでいいだろう。
Ｐ型半導体と金属が接触する接合面は２か所。
１か所の接合面では導体から流入する電子とＰ型半導体から流出しようとする陽電子が接触して
それぞれの電荷を打ち消しあい（電荷の対消滅）、２つの中性な電子質量子となってＰ型半導体内を熱的に均等拡散する。
もう１か所の接合面では２つの中性な電子質量子が電子と陽電子に再び帯電（電荷の対発生）すると考えれば、全体的に
連続的な流れが持続できることが分かるだろう。
熱起電力の場合は、この最初から存在する陽電子が熱的に拡散して発生すると考えればよい。
Ｐ型半導体内には最初から電子質量子と陽電子が存在していると考えれば、ホール電圧も熱起電力も
説明がつくことになる。
以上のモデルが、今の量子力学や素粒子論と整合しているかどうかは考慮していない。 そうすると既存のPN接合やトランジスタなんかも
電子-ホール対で考えるのではなく電子-陽電子対で考え直すということになるね。
量子理論もなんだか怪しくなってきた？ｗ >>14
>でも、陽電子って長時間存在し続けられるの？
P型の中だけでって環境条件があるんだろうな
むしろそういう物性がP型だとも >>23
ちょっと訂正
× つまり、Ｐ型半導体内にはアクセプタにより電子を奪われた「電子質量子」と「陽電子」が
○ つまり、Ｐ型半導体内にはアクセプタによりマイナス電荷を奪われた「電子質量子」と「陽電子」が
^^^^^^^^^^^^ ああ、ずれた
訂正箇所は、電子を奪われた→マイナス電荷を奪われた >>30にはぜひP型半導体のホール効果を説明してほしいもんだ
もちろん正孔がローレンツ力を受けるというのは無しで >>17
> その質量が負になるというのは、本来の電子の方向とは逆向きに電界によって加速されるという意味の負ならば
> それこそ負電子すなわち陽電子じゃないのかな。
まあそう強弁することもできないじゃないんだが。
有効質量が負であることを考えに入れれば
正孔も陽電子も考えずに電子だけでホール効果が
説明できるって話さ。 >>32
その考え方で半導体両端における電流の連続性が保たれるの？ __(￣￣￣￣ ＼
<,ニニニニニニニニニニ,ゝ / /￣￣＼ ヽ
.｀三三三三三三三三ｌi|ゝ | 丿 ＼_, |
/ /,' ,' | i i| | i | | /二ヽ /二ヽi | さあ、逝こうか
/ /,' __'__＿|___＿_._i i| | i (Ｖ--[／ﾟ八 ﾟヽ]--Ｖ)
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カッシーナ >>33
勿論。
そもそも何故保たれないと考えるの？ >>35
電流が導体→p型半導体→導体に流れるとして、２つある接合面で電子と
有効質量が負の電子はどうなるの？ >>38
分かったようなふりしてる奴ばっかだしな
変な説明して恥かきたくないんだろうよｗ >>38
何が不明？
そもそももしかして有効質量が電子の性質だと思ってる？ >>36
有効質量が負の領域と正の領域を接合し
そこに順電圧をかければただ単に
前者から後者に電流が流れるだけ。
逆電圧をかければ空乏層ができる。
基本だろ？ >前者から後者に電流が流れるだけ。
導体側の電子と半導体側の電子が
２つの接合面でどういうふるまいをするのか、そのあとどうなるのか
まったく分からないのだが。そこを詳細によろしく。
それに空乏層ねえ。それに合わせるなら
電流が導体→半導体→導体に流れるときは
２つの接合面の一方はいわゆるダイオードの順方向バイアスになり、
もう一方は逆方向バイアスになるからここで電流がおおかた止まってしまうよ。
ああ、これは「逆電圧をかければ空乏層ができる」ってそちらの話に合わせただけだからね。
ｐｎ接合のホールと電子を用いた従来理論は理解しているので、
有効質量が負の領域とか電子とか、その「負」が物理的にどういう意味なのか交えて
説明頼みます。 >>43
レスが長くなると面倒なのでまず、
pn接合に順電圧をかけた場合に話を絞ろう。
この場合、電子の有効質量はp領域で負でn領域で正だ。
よって当然、順電圧をかけた場合は
p領域で電子は減速を受けn領域で加速を受ける。
n領域について説明は不要だと思うが、
p領域において電子が減速を受けると言うことは、
高運動量状態の電子が低運動量状態に遷移をするということ。
つまり正孔は低運動量状態から高運動量状態に
遷移をするということであり、加速を受ける。
この加速と抵抗が均衡する電流が流れる。
界面においてどうなるかという話だが、
いたって簡単で
界面を越えて双方の領域の電子状態は逆領域に
トンネリングによりしみ出しているわけで、
この領域における重なりを通じて
運動量及びエネルギー保存則を満たす遷移を起こす。
こうして界面を越えて電流が流れるわけだ。
何か疑問点があれば聞いてくれ。 >>43
よっしゃ
わいが説明したるわ！
接合面では導体からきた電子がｐ型半導体内にちょっと入ったところで有効質量が負になって、
それで移動方向を反転させて導体に戻るんやで。あとはこの繰り返しや。
ありゃ？、電子が半導体内へ入っていかんのう～
それに反対側の接合面ではどこの電子が導体へ入っていくんや？
わけわからんわな。
ほなサイナラー あ、つい書き忘れたけど上で言及した有効質量の正負は
あくまでフェルミ面近傍に限った話ね。
勿論p領域だろうがn領域だろうが
有効質量が正の電子状態も負の電子状態もどちらも存在する。
伝導に寄与する状態のみを抜き出して考えれば
上のようになるという話。 おっしゃ！
知識ハンパないわいが質問したるで。
>>45
>p領域で電子は減速を受けn領域で加速を受ける。
それは減速だけなんか？
有効質量が負になるということは逆方向に加速するんやないか？
すると元の方向に戻ってしまって電流は流れんぞ？
減速だけとしても電流の太さ（電流密度）が変わってしまうやんけ、おかしいやろ？
>高運動量状態の電子が低運動量状態に遷移をするということ。
>つまり正孔は低運動量状態から高運動量状態に
>遷移をするということであり、加速を受ける。
よう分からんが、結局なにがｐ型半導体内のローレンツ力を受けるキャリアになってるんや？
減速した電子か？、正孔か？
電子ならローレンツ力が反転するのはおかしいし（作用反作用に反する）、正孔なんて実体は陽子のプラス電荷なのでローレンツ力は受けんし、
なんの説明にもなってないやろ？
異論は認めるぞ
うひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃひゃ >>48
＞減速だけとしても電流の太さ（電流密度）が変わってしまうやんけ、おかしいやろ？
i=envだから電荷密度で調整できるけど、減速だけなら全体としての電子の動きは
一方向だけになるからホール電圧が逆転するのはおかしいよな。P型でもN型でも同じ極性のホール電圧になるはず。
だから>>45は説明になっていないよね。 有効質量が負とか言ってる人へ
なにがローレンツ力を受けているのか
そして全体としての電流の連続性を考えて書いてる？ >>50
知識ハンパないわいやが、減速ってだんだん大きくなるんだろ？、負の質量なんやから。
そうするとだんだん速度が落ちてきてi=envが均一やなくなる、そやから電流の太さが変わるって意味で
書いたんやけどな。
もうちょっと察してくれやアホンダラー ホール効果だけで量子論のおかしさが分かってくる良スレ >>43
ああそうか、有効質量という概念をそもそもわかってないみたいだね。
レスの上っ面だけ読んでレスするのは悪い癖だな。
すまない。
まず、自由電子のk-EグラフはE=p^2/2mから
放物線になるのはわかるよね？
で、このグラフの二次微分は質量に反比例するわけだけれど、
これを自由電子だけでなく、非零ポテンシャル下にある
結晶中の電子にも拡張して、
m*=??^2/2 (d^2E/dk^2)^-1
を有効質量と呼ぶことにすると、
ポテンシャルを無視して外場だけを考えれば
ある状態の近傍では
m*dp/dt=F
が成り立つということができる。
で、勿論この値はk-Eグラフが上に凸の場合は
負の値をとることになる。
すると、外場をかければ自由電子が動くであろう方向の
逆方向に加速されるということがわかる。
p型半導体のフェルミ面近傍はまさにこういう状況な訳。
質問があれば言ってくれ。 >>46
単純に考えればそうなるし、有効質量が負なんたらって電流が流れないよな。 >>51
勿論ローレンツ力は電子にかかる。
そしてローレンツ力は外場による力だから、
有効質量が負の電子状態を占有する電子に作用するとき、
その電子は自由電子の加速するであろう方向の
逆方向に加速を受ける。
したがって、p型半導体のフェルミ面近傍を占有する電子は
n型半導体のフェルミ面近傍を占有する電子とは
逆方向に遍在することになり、ホール効果も逆になる。
で、電流の連続性がここで問題になる理由がわからないのだが
ご教示願えるだろうか。 >>55
君はきっと電子を集団として捉えていないからそう思うのだろう。
半導体の内部というのはとても多数の電子が
ひしめき合っているわけで、
左向きの運動量を持つ電子状態もあれば
右向きの運動量を持つ電子状態もある。
その占有状況の分布が左向き側に傾けば
右向きの電流が流れるし、その逆もいえる。
これをきちんと考えれば、有効質量が負の領域でも
電圧を印加すればちゃんと電流が流れることがわかるよ。 ああすまない、なんか俺からはあぼーんされてるレスを引用してくれてたんだね。
電子が加速・減速を受けると言う言い方は確かにミスリーディングだったかもしれない。
すまない。
勿論定常状態であるならば電子は加速も減速も受けてはいけないわけで、
加速・減速をしようとする外場と格子から受ける
抵抗力とが釣り合う状態で電子が落ち着く、
ときちんと正確に言明すべきだったね。
そういう意味だと思った上で質問があれば言ってくれ。 あ、あと、ホール効果を考える場合は
分極による起電力も釣り合いに考慮しなければならないね。
この起電力も勿論半導体中の電子にとっては外場だから、
有効質量が負の電子は自由電子の加速されるであろう
方向とは逆向きに加速されることを考慮してね。 >>57
いろいろとありがとう。
でも依然として答えになっていないよ。
電流の連続性だけど
>左向きの運動量を持つ電子状態もあれば
>右向きの運動量を持つ電子状態もある。
>その占有状況の分布が左向き側に傾けば
>右向きの電流が流れるし、その逆もいえる。
P型半導体の中の電子は巨視的な総和としてどちらへ流れているのか？
個々の電子がいろんな方向へ向くのはいいとして、そして有効質量が負の電子が逆向きに流れるのならそれもありとして、
その総和はどうなのって話。方向を加味して加減算したのを総和とすると
「 導体から入ってくる電子の総和 ＝ 半導体の中を流れる電子の総和 ＝ 導体へ出ていく電子の総和 （巨視的な総和としての電子の方向はみな同じはず）」
ここで
「 半導体の中を流れる電子の総和 ＝ ①導体から入ってくる電子と同じ方向の電子の総和 － ②それとは逆向きの有効質量が負の電子の総和 」
この連続性が保たれていないとダメなんだけど、
②の有効質量が負の電子が逆向きのローレンツ力を受けるとして、
だったらそれ以外の多数派であるはずの①の電子が受けるローレンツ力はどうなるの？？？ >分極による起電力も釣り合いに考慮しなければならないね。
導体－半導体－導体の２つある接合面で発生する電位差なら互いに逆方向だから電流に対する効果は打ち消すし、
それはホール電圧の発生する方向とは垂直だから関係ないと思うけどね。 >>60
いまいち君の疑問をちゃんと理解できてないのだが、
p領域とn領域とで電流密度が一様でないと考えているのかな？
面的には一様な系を考えるならそれは間違いだよ。
定常状態なら電流密度はどこをとっても一様でなければならない。
また、そうなるように電圧は各領域で分圧される。
直列に繋いだ抵抗それぞれに分圧されるのと同じようにね。
あまり答えになっていなかったらすまない。
電流密度がどこでも一様になることが
納得いかないなら理由を述べてみてくれるだろうか。 >>61
> 導体－半導体－導体の２つある接合面で発生する電位差
すまない、そんなことは全く考慮してない。
何故考慮する必要があると思うのか説明してくれるだろうか？ >>60
ああ、わかったかもしれない。
導体からp型半導体に流入する電子と
p型半導体内を流れる電流の流束は
定常状態では等しいよ。
加減速の話をしたけれど、その話はあくまで
定常状態に至るまでの過渡状態におけるはなしで、
定常状態では電子は加速も減速もされない。
この事がちゃんと伝わってなかったみたいだね。 >p領域とn領域とで電流密度が一様でないと考えているのかな？
>面的には一様な系を考えるならそれは間違いだよ。
>定常状態なら電流密度はどこをとっても一様でなければならない。
電流密度というより、導体の全断面と半導体の全断面を考えたとき、そこを通過する電子の総和は同じ方向であって
単位時間当たり同じ量でないとおかしいと。 電流の連続性。
②の有効質量が負の電子は逆向きのローレンツ力を受けるとして、
それ以外の電子（上のとおり多数派のはず）が受けるローレンツ力は考えなくていいの？って話。 >>60
もう少し明確に君の疑問であろう点に答えると、
導体でもp型半導体でも電子の流れる方向は
電流とは逆の向きであってかわらない。
それなのにホール効果が逆になるのは、
同じローレンツ力を受けても有効質量の正負によって
電子の加速される向きが逆だから。 >加減速の話をしたけれど、その話はあくまで
>定常状態に至るまでの過渡状態におけるはなしで、
P型でホール電圧が逆になるのは、最初の過渡現象のたまものだと言いたいの？
定常状態になったらそれこそ>>60のとおり半導体内の多数派の電子は
導体内の電子と同じ方向に流れているはずだから（電流の連続性または電荷保存則）、
ホール電圧が逆転したりしないはずだよ。 >>65
あ、もう少しわかった。
固体中の伝導を考えるときは、
フェルミ面近傍の電子しか考えなくていいということが
共有できてないみたいだね。
電子はフェルミオンだから、
いくら有効質量が正の電子状態を
占有する電子が多数派であったとしても
その電子状態の近傍に空き状態がなければ
その電子は遷移が出来ず、伝導には寄与しない。
だから、占有状態と非占有状態とが接する面である
フェルミ面の近傍における占有状態の偏りだけを考えればいい。
で、p型半導体ならばその近傍では有効質量は負だから、
有効質量が負の電子しか考えなくていいんだよ。 >>67
勿論導体とp型半導体とで電子の動く向きは同じだし、
従ってローレンツ力の向きも同じだよ。
そして、有効質量の正負によって
ローレンツ力の向きが同じでも過渡状態において
電子の加速される向きが逆になるから、
分極する向きも逆になる。
よってホール効果が逆になる。 >同じローレンツ力を受けても有効質量の正負によって
>電子の加速される向きが逆だから。
その正負とやらで加速されても、あるいは減速だけであっても
全体としての総和（方向を加味して加減算する）で考えると、半導体内の電子は導体内の電子と同じ方向で流れていないとダメなのは
何度も書いているとおり。あくまでも総和だからね。
だから総和で考えると、ローレンツ力の総和も導体の電子が受ける方向と同じ方向の合力でなければならない。
つまり、N型と同じでなければならない。 >ローレンツ力の向きが同じでも過渡状態において
>電子の加速される向きが逆になるから、
>分極する向きも逆になる。
>よってホール効果が逆になる。
念のため確認しておきたいんだけど、
最初の過渡現象によってP型の場合はホール電圧が逆になるとの考えなの？ あ、そうか、ひとつ忘れてた。
定常状態においては平衡状態と違って、
電子の拡散も考える必要がある。
だから、分極方向とは逆に拡散電流が流れようとしていて、
それとローレンツ力と分極起電力とが平衡した状態で定常状態となる。
なかなかややこしいねしかし。 >>71
もしかして、ホール効果によって分極だけでなく、
実際に電流が流れている状況を考えているの？
俺はてっきりホール効果が現れる方向には
なにも繋がっておらず、電流も流れない状況を
想定していたんだけれど。
この状況では導体と半導体とで電流の向きは全く変わらないよ。 >>31
陽電子なら電子との相互作用でガンマ線が放出されるだろ
残念ながら正孔と電子で放出されるのは一般にはガンマ線ではない
半導体ではなく真空を考えるならディラックの海の正孔が陽電子となるが…
まあ一昔前の考えだ hennayagisan1@hennayagisan1
上田泰己氏 理研の税金無駄使い、954万円高級家具カッシーナ・イクスシーの指定購入も大問題 http://1000nichi.blog73.fc2.com/blog-entry-7696.html >>73
ホール電圧の方向には何も流さない。開放状態に決まっている。
どう読めばそうとれるの？
また、ホール電圧の発生を分極と言ってるの？
あんまり聞かない使い方だね。どうでもいいけど。 >この状況では導体と半導体とで電流の向きは全く変わらないよ。
だったら電流のキャリアは電子しかないんだから
同じ方向のローレンツ力を受けるでしょって最初に戻るね。 >陽電子なら電子との相互作用でガンマ線が放出されるだろ
キャリアとなる電子が多い固体内では電磁波のエネルギーは吸収されて観測されない可能性。
あるいは電子モデルを考え直す。これについては後述しよう。 >>77
勿論受けるよ。
でもって、加速度が逆なの。 >>78
ああ、そう言えばいたねそんな妄言吐いてる人。
まだそんな妄言信じてるんだ。 >>78
じゃあ外的なγ線が透過してしまうような
薄い半導体でやったらどうなるの |/| ..
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ﾞi `` : : : ﾘﾉ事務の人がカッシーナ買っていいって言ったんだもん。。
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こここここここ)''
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>>79の言いたいことは分かるよ。
電子１個の受けるローレンツ力は
ｆ＝ev×B (e<0)
で導体内の電子も半導体内の電子も同じfを受けるけど一方の質量が負だから
ｆ=maから求められる加速度a=f/mが逆方向になるって言いたいんだよ(m>0,m<0の違いによる)。
この加速度によって電子が偏在することでホール効果が生じる。
しかしこれはeの符号が変わると考えても同じ効果をもたらすので、負の質量よりも陽電子で考えるほうが自然だろうな。
もともと負の質量というのは数学的な思想であって、"時間が逆に進行する"と考えるのと同じくらい非物理的な発想だ。
正の時間進行はあっても負の時間進行は現実には存在しない。負の質量もそれとほとんど一緒。
負の質量の実体なんて存在しないのだから、存在する電荷で考えるほうが自然であり物理学的思想から逸脱しない。
簡単に言えば、力と慣性質量の概念から根本的に逸脱しているのが負の質量。力の加えたほうに加速する、それが我々の根底にある力と質量だから。 質量が負とか、そんなこと本気で考えてるのか
発生する電圧が反対でそれがどちらも電子によるものなら
電子の符号が変わったと考えるほうが素直だろってことですね分かりますｗ うーん、負の有効質量知らない人多いんかね？
常識だと思ってたが...
そもそも有効質量とは何かを>>54に説明したんだが
納得いかないところあるかな？ というかバンド図といえばエネルギーダイアグラムしか
見たことなくて、E-kグラフなんか知らない人が多いのかな。 まあ、負の有効質量とだけ言われてしまうと納得はしづらいよね。
本当は格子と電子の相互作用による周期ポテンシャルと
電子が波であることの効果を全て
有効質量というパラメータに押し込めてあるので
直感的に分かりにくい概念なのは当たり前なんだけれど。 >>89
波数とエネルギーが単純な関係にならないのはなぜでしょうか？ hennayagisan1@hennayagisan1
上田泰己氏 理研の税金無駄使い、954万円高級家具カッシーナ・イクスシーの指定購入も大問題 http://1000nichi.blog73.fc2.com/blog-entry-7696.html >>54をわざわざ書いたことは評価されよう。
しかし残念ながら定性的には何も説明できていない。
数式処理でけむに巻いただけである。
そしてもっとも重大なことに気付いていないように見える。
有効質量が負という概念を百歩譲って受け入れたとしても、つまりそれで「説明できる」とした場合でも、
それによってホール電圧の発生する方向について説明できるだけであり、
それと垂直でホール効果をもたらす肝心の電流についてはまったく説明できないどころか矛盾することなのである。
つまり、「導体の中の電子」も「P型半導体の中の電子」も同じ方向に流れて電流となることは>>73で認めているようだが、
だったらこの流れに対しても負の質量の効果を考えれば「P型半導体の中の電子」は「導体の中の電子」とは逆方向の流れとなり、
>>60で示したような電流の連続性が保てないのである。
以上をまとめると、有効質量を負とした説明は
・ローレンツ電圧を生じる方向については説明できるように見える。
・しかし、ローレンツ効果を発生するための肝心の電流については、導体と半導体との２つある接合面にて
逆行する電子の流れとなってしまい、電流の連続性がまったく保てずに物理学として破たんしている。
つまり、負の質量なる概念はいいとこどり、あるいは片手落ちの説明しかできない欠陥モデルであると言えよう。
こんな当たり前すぎる矛盾に本当に気付かないで話をしているのか、かなり気になるところである。 やっぱり電子のあり方を>>23のように
中性電子(質量のみ)と陽電子で考えないと説明できないよね >>96
「導体→P型半導体→導体」の電子の流れで考えるとこうなる。
①まず、P型半導体内にはアクセプタによってマイナスの素電荷１個分を奪われた中性の電子（以下、質量のみなので「電子質量子」という）と
マイナスの素電荷２個分を奪われた「陽電子」が存在している。
②導体→P型半導体の接合面では、導体から流入する普通の「電子」とP型半導体内の「陽電子」が相互作用して
電荷の対消滅が起こり、２つの中性な「電子質量子」となる。この「電子質量子」は中性なのでP型半導体内を
自由に熱的に均等拡散する。P型半導体内に最初から存在している「電子質量子」と何ら差異はない。
③P型半導体→導体の接合面では、P型半導体内に最初から存在しているかまたは①で発生した２つの「電子質量子」が
接合面において相互作用して電荷の対発生が起こり、１つは「電子」に、もう１つは「陽電子」となって
「電子」は導体へと「陽電子」はP型半導体内へと電界によってドリフトしていく。
④ホール電圧は、このように最初から存在している「陽電子」と接合面で発生した「陽電子」が電子と反対向きのローレンツ力を
受けることで偏在して生じるものである。
以上において、電荷も質量もすべて保存されているので何ら矛盾はない。
以前述べたように、P型半導体の熱起電力も同じように「陽電子」の偏在で説明できることは簡単に分かろう。
つまり、P型半導体のホール効果も熱起電力もこの「陽電子」と「電子質量子」がなければまともな説明ができないのである。 あまりにも天才すぎて吹いたｗｗｗ
量子論終了ｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗ >>97
そういうふうに考えるほうが自然だよねえ
それって電子が質量と電荷に分離できるって考え方だよね？ ココ電球 _/ o-νっていつも短文なのは実は無知だって知られたくないからだよな
あるいは長文のときはコテはずしてるんだな
なさけねーやつ >>99
電子の波動性、粒子であり波でもあるというのは
実は質量と電荷が分離できていつもどんな状態でも完全に一体ではないことを示しているのかもしれないな
質量中心から電荷が大きくぶれたりした影響がスプリットや干渉縞として現れるのかもしれない ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
