Electrical field and current distribution in semiconductor plasma in the strong magnetic field

Abstract

In general case the steady magnetic field distorts the configuration of the current and potential lines in the solid-state plasma. Only for the long samples at a sufficient distance from the metal contacts the Hall electric field is homogeneous and fully compensates the effect of the magnetic field on the moving charge carriers, and the picture of the current lines is the same as in the absence of the magnetic field. Near the metal contacts the short-circuiting of Hall e.m.f. occurs and the configuration of the current lines becomes more complicated. Even for the samples of simple geometrical from (e.g. rectangular) the general methods of calculation of the potential distribution are absent. The new method of calculation of the potential and current distribution in the magnetized solid-state plasma is proposed regarding the role of metal contacts. Problems of this type occur at designing and manufacturing of Hall transducers, magnetohydrodynamic generators and converters. The pictures of electrical field and current lines in magnetized semiconductor plasma with regarding the role of metal contacts were obtained.

Bendruoju atveju nuolatinis magnetinis laukas iškraipo srovės ir elektrinio lauko linijų konfigūraciją kietojo kūno plazmoje. Tik ilguose bandiniuose pakankamu atstumu nuo metalinių kontaktų Holo elektrovaros laukas yra homogeninis ir visiškai kompensuoja magnetinio lauko poveikį judantiems krūvininkams, o srovės bei elektrinio lauko linijų konfigūracija yra tokia pat, kaip ir nesant magnetinio lauko. Šalia metalinių kontaktų Holo elektrovara yra trumpai sujungta ir srovės linijų konfigūracija tampa sudėtingesnė. Netgi paprastos geometrinės formos (pvz., stačiakampės) bandiniams bendrų potencialo pasiskirstymo skaičiavimo metodų kol kas nėra. Pateikiamas naujas metodas elektrinio lauko ir srovės pasiskirstymui puslaidininkinėje plazmoje stipriame magnetiniame lauke skaičiuoti, atsižvelgiant į metalinių kontaktų įtaką. Tokio tipo uždaviniai iškyla projektuojant ir gaminant Holo jutiklius, magnetohidrodinaminius generatorius ir keitiklius.