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Index & Contents

물리학실험 업로드 Hall Effect 홀이팩트 실험 결과 보고서 Up

 

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Hall effect결과 보고서

 

1. 목적

Hall effect에 대해 이해하고 Hall effect 시험기를 사용하여 셈플의 데이터를 분석하여 n-type 반도체인지 p-type 반도체인지를 판단한다.

 

2. 실험이론

(1) hall effect란

자기장 내부에 전류가 흐를 수 있는 도체에 전류가 흐르면 도체를 통과하는 전기장이 발생 하는 것을 의미한다. 기전력의 방향에 따라 주요 운반체의 전하의 부호가 결정되고, 전기 전 도율의 측정과 조합하면 그 농도, 홀 이동도를 구할 수 있다.

 

(2) 홀 전압 (Hall voltage)

홀 전압은 발생한 전기장 내부에 발생한 전위차를 의미한다. 전위는 도체를 중심으로 양 옆에 차이가 생기고 그러므로 도체를 통과하는 전위차가 생긴다. 이 홀 전압은 전기장의 세기와 동일하게 도체에 흐르는 전류의 세기와 자기장의 세기에 비례한다.

 

( =비례상수(홀 계수), =전류의 세기, =자기장의 밀도)

(도체가 무한히 길다고 가정)

 

(3) 홀 계수 (Hall coefficient)

홀 효과가 나타날 때, 발생하는 유도 전기장을 전류 밀도와 자기장의 세기로 나눈 값으로, 비례계수 를 홀 계수라 하며, [㎥/C]의 단위를 가지고 있다. 재료마다 다른 값을 갖고 있으며, 아래에 주어진 식과 홀 전압, 전하 e의 값을 이용해 전자 수 n값을 결정할 수 있다.

 

(4) 캐리어 농도 (Carrier Concentration)

반도체에서의 전하운반체 (전자,정공)의 농도, 공간에서 ‘단위체적당 입자 수‘

캐리어 농도 = 단위부피당 전자,정공의 수 [개/㎤]

 

 

= ∫ [에너지 상태 밀도 함수 D(E)] x [점유확률(페르미 함수) f(E)] dE

 

: 열평형상태 하의 전도대 전자농도,

: 가전자대 정공농도 [개/㎤]

Ec : 전도대역, Ev : 가전자대역

f(E) : 페르미분포함수 (점유확률)

D(E) : 단위에너지당 단위체적당 상태밀도 [1/eV][1/㎤]

dE : 에너지범위 [eV]

 

(5) 캐리어 이동도 (Carrier Concentration)

반도체에서 전하를 운반하는 입자들이 얼마나 잘 움직이는지를 나타내는 변수.

 

 

6) 캐리어 (carrier)

반도체의 전기전도 과정에서, 전자와 홀 모두가 전하운반자이며, 이들은 인가된 전기장 하에서 움직인다. 전도전자는 음전하를 갖고 있다. 반면에 홀은 양전하를 갖고 크기는 전자전하와 동일하다. 실리콘과 같은 순수한 반도체에서 전기전도가 일어나는 동안 음으로 하전된 전자들은 인가장 방향(관례적인 전류흐름)의 반대…(생략)

 

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