電磁気

ホール効果

荷電粒子が磁場から受けるローレンツ力から,導体や半導体の特性を詳しく調べることが可能です。 具体的には「ホール効果」と呼ばれる現象を利用するのですが,その原理も含めて詳しく見ていきましょう!

なお,今回の記事を読む前に,まずは半導体の記事ローレンツ力の記事を読んでおくことをオススメします。

ホール効果とは

電流が流れている導体や半導体に,電流と垂直な向きに磁場をかけると,電流とも磁場とも垂直な向きに電位差が生じます。 これをホール効果と呼ぶのですが,言葉だけの説明ではわかりづれぇ!笑

ということで図をどうぞ。

ちなみにp型半導体の場合は電位差の様子が異なります。

(電子の場合でもホールの場合でも,ローレンツ力の向きは同じであることに注意!)

ホール効果を利用してどちらの面の電位が高いかを測定すれば,半導体がn型かp型か判別できるということですね!

例題

冒頭に「ホール効果を用いて導体や半導体の特性を調べることができる」と書きましたが,実際にやってみましょう!


それでは,いったん読むのをやめて自力で解いてみてください。 解けたら(あるいはまったくわからなかったら),スクロールして解答をチェック!



解けましたか? それでは解答をどうぞ。


このように,ホール効果によって生じた電圧を測定するだけで試料中のキャリアの速さや密度が求められます! これってすごくないですか!?

今回のまとめノート

※ おまけ

p型半導体のキャリアである「ホール(hole)」はそのまま「穴」という意味ですが,ホール効果の「ホール(Hall)」は人名です。 お間違えのないように!