Hall effect in Semiconductors

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1 Hall effect in Semiconductors
식품생명공학 2조 윤성수, 우홍배, 조광국, 배석재

2 목 차 서론 이론 실험장치 및 방법 실험결과 및 논의 결론

3 1. 서 론 목적 Hall effect란? 이들의 홀 계수의 부호 및 크기 및 캐 리어 농도를 결정
n-Ge와 p-Ge의 Hall effect측정 이들의 홀 계수의 부호 및 크기 및 캐 리어 농도를 결정

4 2. 이 론-1 Hall effect 전류를 흘리고 있는 직사각 판형 시편을 전류에 수 직 방향으로 가해진 자기장 속에 둔다.
로렌쯔 힘에 의해 전하 수송자가 휘게 되어 양쪽에 쌓임 전압(Hall voltage)UH 발생

5 2. 이론-2 : 전기 전도현상을 지배하는 주된 운반체가 전자(electron)인 반도체 (주 케리어 : 전자 (q=-e))
n-Ge : 전기 전도현상을 지배하는 주된 운반체가 전자(electron)인 반도체 (주 케리어 : 전자 (q=-e)) p-Ge : 순수한 반도체물질에 불순물을 첨가하여 정공(hole)이 증가하게 만든 반도체 (주 케리어 : 홀(hole) (q=+e))

6 3. 실험 장치 및 방법-1

7 3. 실험 장치 및 방법-2 Teslameter에 Hall probe를 연결한 후 막대자석 을 이용하여 Hall probe의 자기장의 방향을 결 정해 준다. 장치를 연결하고 교류를 직류전압으로 변환 하는 쪽에 전류를 측정하는 Digital multimeter 는 9.9V가 유지할 수 있도록Connection box의 저항을 조절해 준다. Teslameter단자를 조절하여 자기장의 크기를 20~300mT 까지 20mT 간격으로 증가시키면 서 홀 전압을 측정하여 기록한다.

8 4.실험 결과 및 논의-1 I=30mA n-Ge p-Ge B(mT) UH(mV) 20 -0.6 -7.6 40 4.3 -13.6
60 9.3 -19.6 80 14.6 -25.4 100 19.7 -31.1 120 24.8 -36.8 140 29.7 -42.4 160 35.0 -47.6 180 40.7 -52.9 200 45.6 -58.2 220 50.7 -63.3 240 56.0 -69.0 260 61.5 -73.9 280 66.7 -79.0 300 71.4 -85.3

9 4.실험결과 및 논의-2 n형 반도체 (1) n형 반도체일 때 홀 계수 RH의 값 구하기

10 4.실험결과 및 논의-3 n형 반도체 (2) n형 반도체일 때 케리어 농도 n 구하기

11 4.실험 결과 및 논의-4 p형 반도체 (1) n형 반도체일 때 홀 계수 RH의 값 구하기

12 4.실험 결과 및 논의-5 p형 반도체 (2) p형 반도체일 때 케리어 농도 n 구하기

13 5. 결 론 n형 반도체일 경우 자기장과 홀 전압은 비례 함 p형 반도체일 경우 자기장과 전압은 반비례함
이번 실험은 홀 효과(Hall Effect)의 개념을 이해하고 실험을 통하여 n형 반도체와 p형 반도체의 Hall 효과를 측정하여 홀 계수의 부호 및 크기 결정, 캐리어 농도 결정을 하는 것을 자기장의 변화에 따른 홀 전압 측정을 통하여 알 수 있는 실험을 하였다. .n형 반도체일 때 자기장 B와 홀 전압 의 관계를 나타낸 그래프에서 B의 값이 증가할수록 UH의 값이 증가함을 보였다. 따라서 n형 반도체일 경우 자기장과 홀 전압은 비례함을 알 수 있었다. 홀계수측정값과 이론값의 오차는 24.72%로 나왔다. 캐리어농도 측정값과 이론값의 오차는 33.1%로 나왔다. P형 반도체일 때 자기장 B와 홀 전압 의 관계를 나타낸 그래프에서 B의 값이 증가할수록 UH의 값이 감소함을 보였다. 따라서p형 반도체일 경우 자기장과 전압은 반비례함을 알 수 있었다. 홀 계수 측정값과 이론값의 오차는 5.18%로 나왔고, 캐리어농도 측정값과 이론값의 오차는 3.92%로 나왔다.

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