[반도체공학] 홀 효과 (Hall effect)

반도체의 물성을 알아보고 싶을때, 샘플에 수직방향으로 자계를 가하면 물리적 현상들에 의해서 많은 물리량을 알 수 있다.
처음에 좀 헷갈려서 시각화를 해보았다

P형 반도체

N형 반도체

전자의 전하량은 음수이기 때문에 q(VxB)는 외적 방향과 부호가 반대라는 점을 유의해야 한다.

(그림 출처: Robert F. Pierret, semiconductor Device Fundamentals)

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정상상태에서는 두 힘이 평형을 이뤄 알짜힘=0이 될 것이다.

1. AB사이의 전위차
2. 전류밀도

를 잘 정리해서 E=VB에 대입 후 정리한다.


그리고 저항=비저항*(길이/단면적) 과 옴의법칙을 이용하면 비저항 값까지 구할 수 있다
비저항값을 이용하면 Conductivity, mobility 까지 구할 수 있다


R_H는 홀계수로 비례상수이다.

미지수가 많아서 복잡해보이지만 사실은 다 알고 있는 값이다.


I: 내가 흘려준 전류
B: 내가 가한 자기장
L, W, t: 측정 전부터 정해진 값
V: 전압계로 재서 측정 ㄱㄴ


그리고 p형 반도체에서는 왼쪽이 +, n형은 왼쪽이 -이므로
전압계로 측정시

V>0: P형 반도체
V<0: n형 반도체

라는 것을 알 수 있다.





샘플을 넣기만 해도
반도체의 타입, 전자정공농도, 전도도, 이동도까지 구할 수 있으니
홀 측정 장비는 실험실 필수템일 것이다.

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혹여 틀린내용이 있다면
⭐️ 정정 환영합니다 ⭐️