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第四章 半导体的导电性              本章讨论载流子的运动规律讨论载流子在外加电场作用下的漂移运动，讨论半导体的迁移率、电导率、电阻率随温度和杂质浓度的变化规律为了解迁移率的本质，着重讨论一个重要概念—  载流子的散射概念电子的漂移运动载流子的散射概念 迁移率与杂质浓度和温度的关系 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系 玻耳兹曼方程·电导率的统计实际 霍耳效应加上外电场加上外电场E的理想的理想:载流子定向载流子定向运动，即漂移运动运动，即漂移运动1 1 载流子的漂移运动载流子的漂移运动 迁移率迁移率结论：在严厉周期性势场〔理想〕中运动的载流子在电场力的作用下将获得加速度，其漂移速度应越来越大存在破坏周期性势场的作用要素：如： * 杂质 * 缺陷 * 晶格热振动 散射 实践中，1 电子的漂移运动v电流的微观机制电流的微观机制1 电子的漂移运动1 电子的漂移运动v电流的微观机制电流的微观机制v在电场中，电子作定向运动，即漂移运动：在电场中，电子作定向运动，即漂移运动：v如半导体中电子密度如半导体中电子密度n，平均漂移运动速度，平均漂移运动速度υdv迁移率迁移率迁移率的意义：表征了在单位电场下载流子的平均迁移率的意义：表征了在单位电场下载流子的平均漂移速度。

漂移速度它是表示半导体电迁移才干的重要参数它是表示半导体电迁移才干的重要参数v半导体电导率和迁移率v半导体在弱电场强度中，半导体中的载流子在电场作用下的运动仍遵守欧姆定律，半导体中存在着两种载流子， 电子和空穴v电场中空穴沿电场方向漂移，电子反电场方向漂移：v半导体中的导电作用应该是电子导电和空穴导电的总和 v电子迁移率与空穴迁移率不相等，前者要大些以μn和μp分别代表电子和空穴迁移率，n和p分别代表电于和空穴电流密度那么总电流密度：  v半导体电导率 v对于n型半导体n>>p, v对于p型半导体p >>n, v对于本征半导体： 2 载流子的散射载流子的散射v散射的概念v半导体内部的大量载流子，在作永不停息地、无规那么的热运动；v载流子不断地与热振动着的晶格原子或杂质原子发生作用或碰撞，碰撞后的速度大小及方向就发生改动；v载流子在外电场作用下的实践运动轨迹应该是热运动和漂移运动的叠加漂移运动构成了电流；v载流子在两次散射之间才真正是自在运动的自在程l：相邻两次散射之间自在运动的路程平均自在程：延续两次散射间自在运动平均自在程：延续两次散射间自在运动的平均路程的平均路程v半导体中的散射机构半导体中的散射机构 v散射的根本缘由可以以为是由于多种缘由产生的附加势场，破坏了散射的根本缘由可以以为是由于多种缘由产生的附加势场，破坏了周期性势场，使能带中的电子在不同形状周期性势场，使能带中的电子在不同形状k间跃迁间跃迁 。

v产生附加势场的缘由：产生附加势场的缘由：v电离杂质的散射：电离施主或受主周围构成一个库仑势场电离杂质的散射：电离施主或受主周围构成一个库仑势场 v晶格振动的散射晶格振动的散射 v其它散射要素：其它散射要素：v等同的能谷间散射等同的能谷间散射 v未电离中性杂质散射未电离中性杂质散射 v位错散射位错散射 v载流子之间散射载流子之间散射 n1) 晶格振动散射晶格振动散射n晶格振动：晶格振动：n格点原子在平衡位置做微振动：格点原子在平衡位置做微振动：n q和和ω为振动格波的波矢量和角频率低的格波称为声学波，频率为振动格波的波矢量和角频率低的格波称为声学波，频率高的称为光学波高的称为光学波n普通地，如晶体中含普通地，如晶体中含N个晶胞，每个晶胞有个晶胞，每个晶胞有n个原子，那么：晶个原子，那么：晶体振动共有：体振动共有：n 3nN个振动频率；个振动频率；n 3N支声学波；支声学波；n 3N(n-1)支光学波支光学波n格波的速度〔相速度〕为格波的速度〔相速度〕为 n n由于晶格构造的周期性，频率由于晶格构造的周期性，频率v的格波的能量是量子化的，格波的格波的能量是量子化的，格波的能量以的能量以ħ=hv为单元。

把格波的能量量子称为声子为单元把格波的能量量子称为声子 q声学波散射声学波散射 q能带具有单一极值的半导体中起主要散射作用的是长波，也就能带具有单一极值的半导体中起主要散射作用的是长波，也就是波长比原子间距大很多倍的格波是波长比原子间距大很多倍的格波 q纵波在散射中起主要作用长纵声学波传播时会呵斥原子分布纵波在散射中起主要作用长纵声学波传播时会呵斥原子分布的疏密变化；禁带宽度随原于间距变化，疏处禁带宽度减小、的疏密变化；禁带宽度随原于间距变化，疏处禁带宽度减小、密处增大引起能带极值的改动处于导带底或价带顶的电子密处增大引起能带极值的改动处于导带底或价带顶的电子或空穴，在半导体的不同地点，其能量就有差别纵波引起的或空穴，在半导体的不同地点，其能量就有差别纵波引起的能带起伏，对载流子好像附加势场的作用，对电子产生散射作能带起伏，对载流子好像附加势场的作用，对电子产生散射作用q横声学波要引起一定的切变，对具有多极值、旋转椭球等能面横声学波要引起一定的切变，对具有多极值、旋转椭球等能面的锗、硅来说，也将引起能带极值的变化的锗、硅来说，也将引起能带极值的变化q光学波散射光学波散射q离子性半导体中，长纵光学波有重要的散射作用。

离子性半导体中，长纵光学波有重要的散射作用 q每个原胞内正负离子振动位移相反，正负离子构成硫密相间每个原胞内正负离子振动位移相反，正负离子构成硫密相间的区域，呵斥在一半个波长区域内带正电，另一半个波长区的区域，呵斥在一半个波长区域内带正电，另一半个波长区域内带负电，将产生微区电场，引起载流子散射域内带负电，将产生微区电场，引起载流子散射 q长声学波振动，声子的速度很小，散射前后电子能量根本不长声学波振动，声子的速度很小，散射前后电子能量根本不变，－－弹性散射变，－－弹性散射 q 光学波频率较高，声子能量较大，散射前后光学波频率较高，声子能量较大，散射前后电子能量有较大的改动，－－非弹性散射电子能量有较大的改动，－－非弹性散射•各向同性晶体特点：各向同性晶体特点：• a、声学波散射：、声学波散射： Ps∝T3/2• b、光学波散射：、光学波散射：P o∝[exphv/k0T〕〕]-1• 2〕电离杂质散射：即库仑散射散射几率散射几率Pi∝∝NiT-3/2〔〔Ni：为杂质浓度总和〕为杂质浓度总和〕3)其它散射机构其它散射机构〔〔1〕等同能谷间散射〕等同能谷间散射——高温下显著高温下显著谷间散射：电子在等同能故中从一个极谷间散射：电子在等同能故中从一个极 值附近散射到另一个极值附值附近散射到另一个极值附 近的散射。

近的散射分类：分类：A、弹性散射、弹性散射 B、非弹性散射、非弹性散射〔〔2〕中性杂质散射〕中性杂质散射——在低温下重掺杂半导在低温下重掺杂半导 体中发生体中发生.〔〔3〕位错散射〕位错散射——位错密度位错密度>104cm-2时发时发 生具有各向异性的特点生具有各向异性的特点.〔〔4〕载流子与载流子间的散射〕载流子与载流子间的散射 ——在强简并下发生在强简并下发生 在外电场作用下，实践上，载流子的运动是：热运动+漂移运动 电流I单位时间内一个载流子被散射的次数 散射几率P → 其特点如何?载流子的漂移运动迁移率与杂质浓度和温度的关系 v平均自在时间和散射几率的关系平均自在时间和散射几率的关系 v载流子在电场中作漂移运动时，只需在延续两次散射之间的时间内才作加载流子在电场中作漂移运动时，只需在延续两次散射之间的时间内才作加速运动，其平均值那么称为载流子的平均自在时间，常用速运动，其平均值那么称为载流子的平均自在时间，常用τ来表示来表示.设N个电子以一定速度朝某方向运动,N(t) 表示t时辰还未遭到散射的电子数,那么 迁移率与杂质浓度和温度的关系 那么在t到t+dt时间被散射的电子数平均自在时间的数值等于散射几率的倒数。

平均自在时间的数值等于散射几率的倒数迁移率与杂质浓度和温度的关系 外电场作用下电子的平均漂移速度外电场作用下电子的平均漂移速度 电子两次散射期间作加速运动，第二次散射前的速度变：电子两次散射期间作加速运动，第二次散射前的速度变： 电子平均速度变化即是漂移速度：电子平均速度变化即是漂移速度： t到t+dt时间蒙受散射的电子数为这些电子所获得的速度为v迁移率和杂质与温度关系n杂质浓度较低，迁移率随温度升高迅速减小，晶格散射起主要作用；n杂质浓度高，迁移率下降趋势不显著，阐明杂质散射机构的影响为主当杂质浓度很高时，低温范围内，随温度升高，电子迁移率缓慢上升，直到很高温度(约550K左右)才稍有下降，这阐明杂质散射起主要作用晶格振动散射与前者比影响不大，所以迁移率随温度升高而增大；温度继续升高后，又以晶格振动散射为主，故迁移随温度下降n补偿杂质半导体中的载流子密度为两者差，但迁移率决议于两种载流子之和n有多种散射机构同时存在时：n散射几率为它们的和 n总平均自在时间 n总平均迁移率 4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系 v电阻率v电阻率和杂质浓度、温度的关系轻掺杂时，以为室温下杂质全部电离，半导体中载流于浓度近似等于杂质浓度．而迁移率随杂质的变化不大而以为是常数。

因此，电阻率与杂质浓度成简单反比关系，杂质浓度越高电阻率越小，在坐标中两者近似为直线重掺杂下，当杂质浓度增高时，电阻率和杂质浓度对数曲线会明显偏离直线，缘由有一是杂质在室温下不能全部电离，而且重掺杂简并半导体中情况更加明显；二是迁移率随杂质浓度的添加会显著下降电阻率随温度的变化 本征半导体中载流子浓度随温度上升而快速添加，其电阻率随温度添加而单调地下降，这是半导体区别于金属的一个重要特征 杂质半导体，有杂质电离和本征激发两个要素存在，又有电离杂质散射和晶格散射等散射机构的存在，因此电阻率随温度的变化关系较复杂 n杂质样品的电阻率和温度的关系，曲线大致分为三段杂质样品的电阻率和温度的关系，曲线大致分为三段 ：：n温度很低，本征激发可忽略，载流子主要由杂质电离提供．它随温度升高温度很低，本征激发可忽略，载流子主要由杂质电离提供．它随温度升高而添加；散射主要电离杂质决议、迁移率随温度升高而增大，电阻率随温而添加；散射主要电离杂质决议、迁移率随温度升高而增大，电阻率随温度升高而下降；度升高而下降； n 温度继续升高温度继续升高(包括室温包括室温)，杂质全都电离，本征激发不显著，载流子根本，杂质全都电离，本征激发不显著，载流子根本上不随温度变化，晶格振动散射为主，迁移率随温度升高降低，电阻率随上不随温度变化，晶格振动散射为主，迁移率随温度升高降低，电阻率随温度升高而增大；温度升高而增大； n温度很高时，本征激发为主，本征载流子的产生远超越迁移率减小对电阻温度很高时，本征激发为主，本征载流子的产生远超越迁移率减小对电阻率的影响，半导体的电阻率将随温度的升高而急剧地下降，表现出同本征率的影响，半导体的电阻率将随温度的升高而急剧地下降，表现出同本征半导体类似的特征。

杂质浓度越高，进入本征导电占优势的温度越高，资半导体类似的特征杂质浓度越高，进入本征导电占优势的温度越高，资料的禁带宽度越大，进入本征导电的温度也越高料的禁带宽度越大，进入本征导电的温度也越高 n 以上载流子输运实际的局限性：n     根据载流子在电场中的加速以及它们的散射概念，求出了在一定电场下载流子的平均漂移速度，从而得出电导率、迁移率与散射几率或平均自在时间的关系但是这种分析过于简单，由于：n①  计算中把平均自在时间τ看作—个常数，τ应是载流子速度的函数；没有思索载流子速度的统计分布，没有思索到载流子热运动速度的区别，必需进一步把漂移速度对具有不同热运动速度的载流子求统计平均值，才干得出准确的结果n②   计算中假设散射后的速度完全无规那么，即散射后载流子向各个方向运动的几率相等这只适用于各向同性的散射．对纵声学波和纵光学波的散射确实是各向同性的．但是电离杂质的散射那么偏向于小角散射所以准确计算还应思索散射的方向性n 下节较准确地计算半导体的电导率，为简单起见，仍限于讨论各向同性的散射5 玻耳兹曼方程·电导率的统计实际 v玻耳兹曼方程玻耳兹曼方程v 半半导导体体处处于于热热平平衡衡形形状状，，能能级级E上上电电子子的的分分布布几几率率满满足足费费米米分分布布，，非非简简并并条条件件下下满满足足玻玻耳耳兹兹曼曼统统计计规规律律。

为为了了计计算算非非平平衡衡态态的的半半导导体体电电导导率率，，首首先先必必需需找找出出非非平平衡衡态态时时分分布布由由数数所所满满足足的的方方程程——玻耳兹曼方程玻耳兹曼方程 v非平衡条件下的电子分布非平衡条件下的电子分布v在热平衡形状下，载流子的分布函数满足费米统计规律：在热平衡形状下，载流子的分布函数满足费米统计规律：v 对非简并条件下：对非简并条件下：v处于非平衡态时的分布函数处于非平衡态时的分布函数 v在在drdk相空间的电子数相空间的电子数v在在t+dt 时辰该体积元中电子数变为：时辰该体积元中电子数变为：v分布函数随时间的变化引起电子数的变化，由上式泰勒展开：分布函数随时间的变化引起电子数的变化，由上式泰勒展开：q分布函数随时间变化的缘由在于分布函数随时间变化的缘由在于 ：：q漂移变化：由于外场作用，分布函数改动是延续的，称漂移变化：由于外场作用，分布函数改动是延续的，称为漂移变化，引起单位时间体积元为漂移变化，引起单位时间体积元 电子数变化：电子数变化：q q散射作用：电子在运动过程中不断地遭到散射，波矢产散射作用：电子在运动过程中不断地遭到散射，波矢产生突变使分布发生改动。

生突变使分布发生改动在在drdk相空间的电子增长率相空间的电子增长率漂移变化：由于外场作用，分布函数改动是延续的，称为漂移变化，漂移变化：由于外场作用，分布函数改动是延续的，称为漂移变化，引起单位时间体积元引起单位时间体积元 电子数变化：电子数变化： q散射作用：电子在运动过程中不断地遭到散射，波矢产生散射作用：电子在运动过程中不断地遭到散射，波矢产生突变使分布发生改动单位时间体积元内因散射电子数变突变使分布发生改动单位时间体积元内因散射电子数变化为：化为：q体积元体积元dkdr内电子数变化内电子数变化 --非平衡条件下分布方程非平衡条件下分布方程 q稳定条件下，分布函数不随时间变化稳定条件下，分布函数不随时间变化--玻耳兹曼方程玻耳兹曼方程 q如不存在温度梯度，热平衡形状如不存在温度梯度，热平衡形状v弛豫时间弛豫时间 v假定电子只需在时间假定电子只需在时间τ内是自在运动的，散射后又恢复到无规那么的分布，内是自在运动的，散射后又恢复到无规那么的分布，即分布函又恢复到即分布函又恢复到f0在外加电场作用下，电子在外加电场作用下，电子k形状不断地改动，经过形状不断地改动，经过τ时间，波矢为时间，波矢为k处的电子是由处的电子是由k一一k’τ处加速而来，处加速而来，v稳定形状下，短时间内分布函数变化不明显，稳定形状下，短时间内分布函数变化不明显，v由于由于v平衡形状下平衡形状下 v 表示一种弛豫过程，它阐明假设将外场取消，由于散射作用，可以使分表示一种弛豫过程，它阐明假设将外场取消，由于散射作用，可以使分布函数逐渐恢复到平衡时的分布函数。

从非平衡态逐渐恢复到平衡态的过布函数逐渐恢复到平衡时的分布函数从非平衡态逐渐恢复到平衡态的过程称为弛豫过程，程称为弛豫过程，τ称为弛豫时间代表两次散射间的平均自在时间称为弛豫时间代表两次散射间的平均自在时间 假设f0与f偏向不大弛豫时间近似的玻耳兹曼方程弛豫时间近似的玻耳兹曼方程 v 弱电场近似下玻耳兹曼方程的解 v外加电场中：v v平衡态Boltzman 方程v弱电场情况下，分布函数改动不大，取相对于平衡形状下的偏离 v电流密度：J＝nev，实践上电子速度各不一样，计入速度的统计分布，设从n到n+dn个电子均以速度v运动 ,电流密度应是下面的积分 v由于fo只和E相关，且是k的偶函数，而速度v是k的奇函数，所以平衡态下的电流为零 v球形等能面半导体的电导率v各向同性的散射τ与方向无关．仅是能量E的函数，f0对E导数是中心对称的，所以含不同方向的积分项为零 n非简并半导体分别函数和电子非简并半导体分别函数和电子密度分别为：密度分别为：n而而n只需长声学波散射时：只需长声学波散射时： 45v以下四种掺杂情形，室温下电子迁移率由大到小的顺序是v〔1〕含硼1015/cm3的硅v〔2〕含硼1015/cm3和含磷1016/cm3的硅 〔3〕纯真硅vA、〔3〕〔1〕〔2〕 B、〔1〕〔2〕〔3〕vC、〔3〕〔2〕〔1〕 D、〔2〕〔1〕〔3〕6 强电场下的效应，热载流子 v 欧姆定律的偏离景象 v实验景象：v电场不太强时，电流密度与电场强度关系服从欧姆定律。

给定的资料，电导率是常数，与电场无关阐明平均漂移速度与电场强度成正比．迁移率大小不变v当电场强度加强到103V／cm以上时，发现偏离了欧姆定律电导率不再是常数，随电场而变电导率决议于载流子浓度和迁移率，阐明平均漂移速度与电场强度不再成正比，迁移率随电场改动6 强电场下的效应，热载流子 n强场下偏离下欧姆定律缘由强场下偏离下欧姆定律缘由 n无无加加电电场场情情况况下下，，载载流流子子和和晶晶格格散散射射时时吸吸收收声声子子或或发发射射声声子子，，与与晶晶格格交交换换动量和能量，总的交换的净能量为零，两者处于热平衡形状动量和能量，总的交换的净能量为零，两者处于热平衡形状 n有有电电场场存存在在时时，，载载流流子子从从电电场场中中获获得得能能量量，，随随后后又又以以发发射射声声子子的的方方式式将将能能量量传传给给晶晶格格．．稳稳定定形形状状时时单单位位时时间间载载流流子子从从电电场场中中获获得得的的能能量量同同给给予予晶晶格格的能量一样的能量一样n在在强强电电场场中中载载流流子子从从电电场场获获得得的的能能量量多多，，载载流流子子和和晶晶格格系系统统处处于于非非热热平平衡衡形形状状引引进进载载流流子子的的有有效效温温度度来来描描写写与与晶晶格格系系统统不不处处于于热热平平衡衡形形状状的的载载流流子子，，把把这这种种形形状状的的载载流流子子为为热热载载流流子子。

载载流流子子温温度度Tc比比晶晶格格温温度度T高高，，热热载载流流子子散散射射时时，，由由于于能能量量高高，，速速度度大大于于热热平平衡衡形形状状下下的的速速度度在在平平均均自自在在程坚持不变情况下，平均自在时间减小，迁移率降低程坚持不变情况下，平均自在时间减小，迁移率降低q弱场中符合欧姆定律：q迁移率q强场下迁移率q有q 电场不是很强时，载流子主要受声学波散射，迁移率有所降低；电场加强到载流子能量高到可以和光学波声子能量相比时，散射时可以发射光学波声子，载流子获得的能量大部分又消逝，平均漂移速度可以到达饱和；当电场再加强，就发生所谓击穿景象7 多能谷散射，耿氏效应 v耿氏效应〔Gunn effect〕 v耿氏效应：高强电场中的多能谷半导体中的电流会产生高频振荡的景象v                        v                          如n-GaAs在3×103V/cm下产生GHz数量级振荡在3×103－2×104V/cm强电场范围，负微分电导区，当E继续增大时，平均漂移速度趋于饱和107cm／sn耿氏效应的实际解释n      原来由GaAs能带构造看出，当电场到达3×103V／cm后，能谷1中的电子可从电场中获得足够的能量而开场转移到能谷2中，发生能谷间的散射，电子的准动量有较大的改动，伴随散射就发射或吸收一个光学声子。

因这两个能谷不是完全同的，进入能谷2的电子，有效质量大为添加，迁移率大大降低，平均漂移速度减小，电导率下降，产生负阻效应畴外电场强度Ea,畴内电场强度Eb8 霍耳效应v概念v 把通有电流的半导体放在均匀磁场中，设电场沿x方向，电场强度为Ex；磁场方向和电场垂直，沿z方向，磁感应强度为Bz，那么在垂直于电场和磁场的十y或一y方向将产生一个横向电场Ey，这个景象称为霍耳效应v霍耳电场Ey与电流密度Jx和磁感应强度Ex成正比：v v或： v称为霍耳系数 v一种载流子的霍耳效应一种载流子的霍耳效应 v横向霍耳电场对载流子的作用横向霍耳电场对载流子的作用与洛伦兹力作用相抵消时，到与洛伦兹力作用相抵消时，到达稳定形状稳定时，霍耳电达稳定形状稳定时，霍耳电场应满足：场应满足：v x方向的电流：方向的电流：v n型半导体，附加电场型半导体，附加电场Ey沿沿y轴负方向轴负方向v v p 型半导体，附加电场型半导体，附加电场Ey沿沿y轴正向轴正向 v n横横向向霍霍耳耳电电场场的的存存在在，，稳稳定定时时y方方向向没没有有电电流流，，电电流流仍仍沿沿 x方方向向，，合合成成电电场场不不再再沿沿x方方向向，，电电场场和和电电流流在在垂垂直直磁磁场场方方向向的的xy平平面面有有一一夹夹角角θ称为霍耳角。

称为霍耳角n 对对p型型半半导导体体，，E偏偏向十向十y方向，霍耳角为正方向，霍耳角为正n 对对n型型半半导导体体，，E偏偏向向一一y方向，霍耳角为负方向，霍耳角为负v两种载流子的霍耳效应两种载流子的霍耳效应 v 半导体中同时有两种载流子时，稳定下横向电流应为零，而空穴和半导体中同时有两种载流子时，稳定下横向电流应为零，而空穴和电子电流分别并不为零电子和空穴电流密度分别包含两部分：由洛电子电流分别并不为零电子和空穴电流密度分别包含两部分：由洛伦兹力引起的伦兹力引起的y方向电流和由霍耳电场引起的在方向电流和由霍耳电场引起的在y方向载流子电流密度方向载流子电流密度 ，分别为：，分别为：v由由J1+J2=0 v v其中：其中：b= n/ pn 纯纯真真半半导导体体，，或或是是温温度度在在本本征征范范围围内内的的杂杂质质半半导导体体，，RH＜＜0，，随随着着温温度度的的增增高高，，n及及p增多，增多，RH的绝对值减小的绝对值减小n P型半导体，当温度在杂质导电范围内，导带中电子数很少，型半导体，当温度在杂质导电范围内，导带中电子数很少，RH＞＞0；；n 温温度度升升高高本本征征激激发发的的载载流流子子随随之之产产生生添添加加，，在在p＝＝nb2时时，，RH＝＝0；；温温度度再再升升高高，，p

改动符号nn型半导体，不论在什么温度，空穴数不会比电子多，所以型半导体，不论在什么温度，空穴数不会比电子多，所以RH＜＜0，不会变符号，不会变符号 v霍耳效应的运用 v测定载流子浓度和迁移率v          n型和p型半导体的霍耳系数符号相反，也即霍耳电压VH的正负相反，所以，由霍耳电压的正负可以判别半导体的导电类型v             可以经过丈量霍耳电压和半导体尺寸，测出电导率，求出载梳子浓度p或n，求出霍耳迁移率v霍耳器件9. 磁阻景象v概念：v        在与电流垂直的方向加磁场后，沿外加电场方向的电流密度有所降低，即由于磁场的存在，半导体的电阻增大，这个景象称为磁阻效应v           磁阻效应分为物理磁阻效应和几何磁阻效应两种 v物理磁阻效应 v 磁场洛伦兹力产生霍耳电场的共同作用使载流子作弧形运动，散射几率增大，平均自在时间减小，迁移率下降，电导率减低，电阻率增大这个要素引起电阻率的变化很小，如不计速度的统计分市，即平均自在时间与速度无关时，不显示横向磁阻效应v思索载流子速度统计分布，对于某一速度的载流子，如霍耳电场的作用与洛伦兹力的作用刚好抵消时，那么小于和大于此速度的载流子沿相反方向偏转。

因此沿外加电场方向运动的载流子数目减少，所以电阻率增大，表现出横向磁阻效应v同时思索两种载流子，即使不计载流子速度的统计分布，外加磁场时两种载流子往相反方向偏转，也显示出横向磁阻效应稳定时，虽合成电流仍沿外加电场的方向，但沿y方向电子和空穴电流各自不为零，因此总的合成电流减低，相当于电导率减小，电阻率增大v几何磁阻效应v  磁阻效应还与样品的外形有关，不同几何外形的样品，在同样大小的磁场作用下，其电阻不同，这个效应称为几何磁阻效应。