홀 효과 전류 Ix 가 흐르고 있는 충분히 긴 장방형 반도체 시료에 수직으로 자계 Bz를 가하면, (-)전하인 전자에는 우측으로 자기력 Fm 이 작용하여 side A로 이동한다. 이에 대응해서 side B에는 (+)전하가 유기된다. 따라서, side A, B 사이에는.

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1 홀 효과 전류 Ix 가 흐르고 있는 충분히 긴 장방형 반도체 시료에 수직으로 자계 Bz를 가하면, (-)전하인 전자에는 우측으로 자기력 Fm 이 작용하여 side A로 이동한다. 이에 대응해서 side B에는 (+)전하가 유기된다. 따라서, side A, B 사이에는 전압 VH가 발생한다.

2 홀 센서의 구조와 동작원리 홀 전압 식은 그림 (a)와 같이 무한히 긴 홀 소자에 대한 이상적인 홀 전압이다. 실제의 홀 센서는 그림 (b), (c)에 나타낸 것처럼 유한의 크기를 가지므로 홀 전압은 식 (3.6)으로 주어지는 값보다 작아진다. 이것은 전극 접촉부(electrode contact)가 전류의 유선(current line)을 왜곡시키기 때문에 발생한다(자기저항효과에서 설명한다).

3 형상계수(形狀係數; geometry factor) : fH
형상보정계수 fH는 l/w 와 의 함수이며, l/w >>3 의 범위에서는 거의 1 과 같다.  그러므로, 홀 소자의 길이 은 폭 보다 3배 이상 커야 한다. 완전히 다른 기하학적 구조의 홀 소자라도 형상계수 fH의 값을 동일하게 설계 할 수 있으며, 기술적인 관점에서 이것은 매우 중요하다. 큰 홀 전압을 얻으려면 홀 계수와 이동도가 크고 두께가 얇은 반도체 박편 이어야 한다.

4 그림 (b)에서, s/l<0. 1이 되는 장방형 박편(薄片)을 제작하는 것은 쉽지 않다
그림 (b)에서, s/l<0.1이 되는 장방형 박편(薄片)을 제작하는 것은 쉽지 않다. 그러나, 제작하기가 훨씬 더 용이한 그림 (c)의 십자형 구조로부터 동일한 형상계수 값을 얻을 수 있기 때문에 실용의 홀 센서는 십자형(cross­shaped) 구조로 되어 있으며, 홀 전극의 단락효과를 억제하고, 또한 외부회로의 임피던스에 정합된 내부저항을 갖도록 설계된다

5 불평형 전압 이상적인 홀 소자에서는 외부자계를 가하지 않았을 때 홀 전압이 0 이어야 한다. 그러나, 실제의 홀 소자는 가공 정밀도의 문제, 소자 내부의 전기적 성질의 불균일, 홀 전극의 비대칭성 등에 의해서 외부자계가 존재하지 않는 경우에도 약간의 전압이 발생한다. 외부자계를 인가하지 않은 상태에서 홀 소자에 단위입력 전류를 흘릴 때 나타나는 출력전압을 불평형 전압(offset voltage) 이라고 한다.

6 오차 보상 오차의 원인으로는, 형상효과에 의한 직선성의 차이, 홀 전극의 비대칭성에 의한 불평형 전압, 배선 리드 때문에 생기는 유도전압, 소자재료의 온도 의존성에 따른 특성 변동, 온도 불균일에 의한 열기전력 등이 있다. 다음에 최대의 문제인 불평형 전압의 보상과 온도특성의 보상에 대해서 설명한다. 불평형 전압의 보상 앞에서 설명한 바와 같이, 실제의 홀 소자는 가공 정밀도의 문제, 소자 내부의 전기적 성질의 불균일, 홀 전극의 비대칭성 등에 의해서 외부자계를 인가하지 않는 경우에도 약간의 전압이 발생한다. 홀 전극 위치의 비대칭에 기인하는 불평형 전압 보상법

7 온도특성 보상 그림 (a), (b)와 같이 온도계수가 다른 서미스터 등을 센서 회로 내에 조합시켜 온도를 보상하는 방법, InSb 홀 소자의 경우 그림 3.14(c)의 정전압 구동방식으로 하면 온도특성이 약 1 오더 개선된다.