Hall Effect, Hall Voltage, Hall Coefficient   홀 효과, 홀 전압, 홀 계수

1. 홀 효과 (Hall Effect)

  ㅇ 전류가 흐르는 도체 또는 반도체에, 수직한 자기장을 가하면, 전압이 형성되는 현상
     - 전류가 흐르는 도체,반도체 또는 전해질 용액의 양단에 자기장이 걸리면,
        . 자기장 내 움직이는 전하는,
        . 움직이는 방향에 수직한 힘(로렌츠 힘)을 받음
     - 따라서, 도체 양측에 양(+)부(-)의 전하가 약간 이동하여 축적됨으로써,
     - 결국, 전류 및 자기장에 수직으로 (즉, 도체 수직 양단에 걸쳐) 전기장(전위차) 발생

  ※ 1879년 미국 Edwin Hall이 발견함
    - 자기장 내 전류가 흐르는 도체에 가해지는 힘의 성질을 연구하는 중 홀효과 발견


2. 홀 효과 개략도

  

  ㅇ p 형 반도체 홀효과 요소별 방향 例)
     - (+x 방향)   :  정공 표동 전류 Ix
     - (+z 방향)   :  인가 자계 Bz
     - (-y 방향)   :  힘 -Fy = e vx Bz  (자계에 의한 힘으로, 표동 정공 휘어짐)
     - (+y 방향)   :  힘 Fy =  e Ey (하단 홀 축적으로, 내부전계에 의한 힘 발생)
     - (힘의 균형) :  e Ey = e vx Bz (내부 전계 힘 = 외부 자계 힘)


3. 홀 효과로 측정 가능한 요소들의 결정 방법

  ㅇ 홀 전압 VH 측정  
     - 연결된 전압계로 측정 

  ㅇ 반송자 유형(극성) 결정 
     - 홀전압 VH의 극성으로 판단

  ㅇ 홀 계수 RH 결정
      
     - 홀 효과 크기에 대한 인자

  ㅇ 다수 캐리어 농도 결정
     

  ㅇ 저항률 ρ 결정
     

  ㅇ 이동도 μ 결정
     

  ㅇ 자속밀도 B 결정
      


4. 홀 효과 응용

  ㅇ 측정(센서) 관련  :  (홀 센서)
     - 반도체 소자의 전기적 특성 측정, 부하 소비 전력 측정, 자속계, 전류계, 전위계 등

  ㅇ 임계값 이상의 자계 인가시 스위치 역할 관련
     - 점화시스템의 조정, 속도 조절, 브러시 없는 모터 등

  ㅇ 반도체 물성 연구
     - 반도체의 전하 운반자 종류와 이동도 측정 등

  ㅇ 홀효과 IC
     - 홀 전압이 작으므로, 증폭기 및 신호처리장치를 일체화시킨 반도체 집적소자
     - 산업계에서 다양한 형태로 제작 생산되어 사용

  
5. 홀 효과 응용 상의 특징

  ㅇ 장점 : 소형화 용이, 취급 간편, 저가, 자계 비례성(선형성) 및 신뢰성 양호

  ㅇ 단점 : 온도에 민감