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[자연과학]전기전자 실험 - 호올 效果(효과) [Hall effect]

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작성일18-05-17 06:10

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Hall Effect는 전하 운반자 밀도나 자기장을 측정하는데 유용하다. 이러한 홀 센서는 회전하는 물체의 회전속도를 측정할 때 사용되어진다.
P형 반도체
N형 …(skip) 반도체
순수한 4가 원소에 3가원소(최외각전자가 3개)를 첨가해서 만든 반도체이다. 홀 센서의 주위로 자석이 움직이거나 자기장의 방향이 바뀔 때는 홀 센서에서 감지하는 홀 전압에 變化(변화)가 생긴다. 는 측정하고자 하는 미지의 저항이다. 따라서 “휘트스톤브리지”를 이용하면, 미지의 저항을 정밀하게 측정할 수 있다.
4. P형 반도체, N형 반도체

5. Hall Effect를 이용해서 얻을 수 있는 값과 사용분야
: Hall Effect 實驗을 할 때, 전류, 두께, 자기장의 값을 알면 홀 전압, 홀 계수, 비저항, 이동도 등을 알 수 있다. 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 결정된다된다.

2. Hall Effect theory(이론), 원리
: Hall Effect는 자기장에 놓여진 고체에 자기장과 수직인 전류가 흐를 때, 그 고체 내부에 횡단 방향의 전기장이 생성되는 현상이다. 즉, 양(+)의 전하를 가진 정공이 운반자로써 이동하여 전류가 흐르는 것이다. 즉, 음(-)의 전하를 가진 자유전자가 운반자로써 이동하여 전류가 흐르는 것이다. 전류와 자기장의 방향에 수직하게 걸리는 전압을 “홀전압”이라고 하는데, 홀전압 측정으로 도체에 흐르는 전하의 부호가 결정될 수 있고, 보통 전자와 양공이 흐르는 것으로 설명한다. 또한 홀 효율(Hall Effect)의 원리를 이용하여 자기장을 감지하는 센서가 있는데, 이것을 홀 효율 센서(Hall Effect Sensor)라고 한다. Hall Effect의 原因은 자기장 속을 운동하는 하전입자에 작용하는 Lorentz Force(로렌츠의 힘)이다.
순수한 4가 원소에 5가원소(최외각전자가 5개)을 첨가해서 만든 반도체이다. 홀 센서는 자기장의 세기에 따라서 전압이 변하는 소자이며, 직류&교류 모두 측정이 가능하다. 그래서 측정값에 影響을 준다. P형반도체는 억셉터(불순물)에 의해서 만들어지며, 억셉터에 의해서 형성되는 준위를 ‘억셉터준위’라고 한다.

公式(공식) :
()
평행한 두 전류 사이에 힘이 작용할 때, 각각의 도선은 다른 하나의 전류가 형성하는 자기장 안에 놓이게 되므로 전자기력을 받게 된다된다.


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전기전자 實驗 - 호올 효율 [Hall effect]

1. 實驗 목적
: Hall Effect theory(이론)을 이해하고, 어떻게 일어나는지 觀察해 본 후, Hall Effect의 특성(特性)을 이용하여 Hall 계수를 구할 수 있다. 미지의 저항값을 모를 경우, 미지의 저항 는 의 公式(공식)을 통하여 구할


다. Lorentz Force는 플레밍의 왼손법칙을 이용하여 사용할 수 있으며, 아래의 그림에서 ‘힘의 방향’이 Lorentz Force에 해당된다된다.

3. Lorentz Force
: 자기장(B) 안에서 속력 v로 움직이는 전하가 받는 힘(F)을 말한다. 이렇게 전하가 한 쪽으로 치우침으로 인해 전하가 몰려있는 곳과 그렇지 않은 곳 사이에 전위차가 발생하는 현상을 Hall Effect라 한다. 이 원리에 의해 전류가 흐르는 도체에 자기장이 가해지면 도체 내부를 흐르는 전하가 진행 방향에 수직으로 힘을 받아 도체의 한 쪽으로 치우쳐 흐르게 된다된다.
두 전류가 같은 방향으로 흐르면 인력이 작용하고, 반대 방향으로 흐르면 척력이 작용한다. 전류센서에도 홀 효율(Hall Effect)를 이용한 홀센서가 쓰이기도 한다. 옆의 그림처럼, 의 저항값을 알고, 는 가변 저항으로 저항값을 變化(변화)시킬 수 있는 저항이다.

6. 휘트스톤 브리지
전압계와 전류계는 내부 저항을 가지고 있다. 이 홀 전압을 이용하여 자기장의 세기 또는 방향을 측정하거나, 반도체의 주캐리어의 종류를 판별하는 데에 홀효율가 이용된다된다. N형반도체는 도너(불순물)에 의해서 만들어지며, 도너에 의해서 형성되는 준위를 ‘도너준위’라고 한다.

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