半导体材料的电子排布与导体有很大的不同,其导电性也更为特殊。在半导体中,由于其带隙能量的存在,所以只有在一定的电场和温度下才能使电子跃迁到导带中。这种特殊的排布方式使半导体对外部电场响应更为敏感。当外加电场时,电子偏离其平衡位置,电子在电场的作用下运动会形成电流,这就是霍尔效应的基本原理。由于半导体的特性,霍尔效应在其中更易被观察到。
载流子是指在材料中参与电流传输的正负电子,半导体中的载流子浓度随着材料条件和温度的不同而发生变化。载流子浓度的不同会直接影响霍尔电压的大小。当载流子浓度较大时,材料内发生的电子相互碰撞的可能性更大,从而影响了霍尔效应的测量;反之当载流子浓度较小时,电子之间的碰撞较少,霍尔效应将更容易被观察到。
电子迁移率是指材料中的电子在电场作用下的运动能力。在半导体材料中,这种能力可以被用来描述载流子的运动情况,进而影响到霍尔效应。当电子迁移率较低时,载流子的自由程较短,电流的流动会受到阻碍,从而使霍尔效应变得更加显著。当电子迁移率较高时,则相反。
半导体中由于制备过程和材料自身的缺陷,常常会出现复杂的杂质和缺陷结构。这些缺陷对材料的电学性质产生很大的影响,包括在霍尔效应的观察中也有明显的影响。不同类型的缺陷会对材料电荷局域、掺杂浓度以及载流子迁移率等方面产生影响,从而影响到霍尔效应的观测。因此半导体中的缺陷结构也是影响霍尔效应显著程度的重要因素。