[일반물리학실험] 홀 효과(Hall Effect)
- 최초 등록일
- 2015.10.24
- 최종 저작일
- 2015.10
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소개글
금속이나 반도체에 전류를 흐르게 하는 전하운반자가 무엇인지 또한 그것의 전하밀도가 얼마인지를 판별하는 실험이다. n형 혹은 p형 Si 반도체의 비저항, 전하운반자의 농도 및 이동도 등을 알아볼 수 있는 실험레포트입니다.
목차
1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의 사항
7. 참고 자료
8. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적
1.1. 금속이나 반도체에 전류를 흐르게 하는 전하운반자가 무엇인지 또한 그것의 전하밀도가 얼마인지를 판별하는 실험이다. n형 혹은 p형 Si 반도체의 비저항, 전하운반자의 농도 및 이동도 등을 알아볼 수 있다.
1.2. 자기장 속에서 운동하는 전하가 받는 자기력에 의해 나타나는 Hall 효과 현상을 확인하고 전압을 측정한다. Hall 효과를 이용하여 p-Ge 반도체 시료의 전하 운반체, 이동도, 에너지 띠 간격 등을 알아본다.
2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 배경
홀(E.H.Hall)은 자기장 내에 놓여 있는 도선에 전류가 흐를 때 전류가 흐르는 직각방향으로 전위차가 생기는 것을 알아내었다. 이로부터 금속내부에 움직일 수 있는 전하는 바로 전자(자유전자)이고 그 자유전자의 밀도를 계산할 수 있었다. 이를 홀 효과라 하고 오늘날에도 금속이나 반도체에서 전하운반자의 부호와 전하밀도를 측정하는 데에 기여하고 있다.
<중 략>
1879년에 홀은 어떤 도전 물질내의 주전하 반송자가 무엇인지 밝혀 내기위한 실험을 고안하였다. 그는 균일한 자장에 수직인 평면내에 전류가 흐르는 긴 조각을 놓았다. 만일 이 조각을 통해 흐르는 전류가 양전하에 의한 것이었다면, 양전하는 전류의 방향으로 운동할 것이다. 자계 에 대해 수직으로 의 속도로 운동하는 양전하는 긴 조각의 b면쪽을 항해 움직이게 하는 힘을 받을 것이다. 따라서 b면에는 여분의 양전하가 존재하게 되고, a면에는 이 양전하가 부족하게 될 것이다. 이 결과 양면사이에는 홀효과 전압이라고 알려진 전위차가 발생한다. 이 경우 b면의 전위는 a면의 전위보다 높다. 전위가 무제한으로 생기는 것은 아니다. 양면사이의 전위차로 인하여 이 시편을 가로지르는 가 발생하며 이것은 자계에 의해 생기는 힘과 반대방향의 힘을 양전하에 미치게된다. 정전기력이 정자기력과 크기는 같고 방향이 반대라면 양전하는 시편의 길이방향으로 회절하지 않고 진행할 것이다. a면에 대한 b면의 전위는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
참고 자료
현대물리실험, 정기수 저, 탐구당, 출판 p.36 홀효과실험
전자기학, Bhag Guru, Huseyin Hiziroglu, [공저] 조영기외 역, 학술정보 출판, p.256 홀효과
전기자기학, 김재형·강진규 공저, VISION21 출판, p.275 홀효과