[자연과학]전기전자 실험 - 호올 효과 [Hall effect]

전기전자 실험 - 호올 효과 [Hall effect]

1. 실험 목적

: Hall Effect 이론을 이해하고, 어떻게 일어나는지 관찰해 본 후, Hall Effect의 특성을 이용하여 Hall 계수를 구할 수 있다.

2. Hall Effect 이론, 원리

: Hall Effect는 자기장에 놓여진 고체에 자기장과 수직인 전류가 흐를 때, 그 고체 내부에 횡단 방향의 전기장이 생성되는 현상이다. 전류와 자기장의 방향에 수직하게 걸리는 전압을 “홀전압”이라고 하는데, 홀전압 측정으로 도체에 흐르는 전하의 부호가 결정될 수 있고, 보통 전자와 양공이 흐르는 것으로 설명한다. Hall Effect의 원인은 자기장 속을 운동하는 하전입자에 작용하는 Lorentz Force(로렌츠의 힘)이다. 이 원리에 의해 전류가 흐르는 도체에 자기장이 가해지면 도체 내부를 흐르는 전하가 진행 방향에 수직으로 힘을 받아 도체의 한 쪽으로 치우쳐 흐르게 된다. 이렇게 전하가 한 쪽으로 치우침으로 인해 전하가 몰려있는 곳과 그렇지 않은 곳 사이에 전위차가 발생하는 현상을 Hall Effect라 한다. Hall Effect는 전하 운반자 밀도나 자기장을 측정하는데 유용하다.

3. Lorentz Force

: 자기장(B) 안에서 속력 v로 움직이는 전하가 받는 힘(F)을 말한다. Lorentz Force는 플레밍의 왼손법칙을 이용하여 사용할 수 있으며, 아래의 그림에서 ‘힘의 방향’이 Lorentz Force에 해당된다.
공식 :
()
평행한 두 전류 사이에 힘이 작용할 때, 각각의 도선은 다른 하나의 전류가 형성하는 자기장 안에 놓이게 되므로 전자기력을 받게 된다. 두 직선 도선에 각각 세기가 I1, I2인 전류가 흐를 때, I2가 받는 자기력의 크기(F)는 I1이 만드는 자기장(B1)과 두 도선 사이의 거리(r)에 의해 결정된다.
두 전류가…

4. P형 반도체, N형 반도체

5. Hall Effect를 이용해서 얻을 수 있는 값과 사용분야

6. 휘트스톤 브리지

7. 실험 결과

8. 참고 문헌