hall Measurement

목차

Ⅰ. 서 론
1. 이론적 배경
Ⅱ. 본 론
1. hall effect

2. hall measurement system

Ⅲ. 결 론
Ⅳ. 고 찰
Ⅴ. 참고자료

본문내용

(내부)전기마당이 생겨나 더 이상의 전하가 쌓이는 것을 방해(억제)한다. 결국 충분한 시간(10-6 s ~ 10-11 s 로 매우 짧다.)이 지나면 평형상태에 도달하게 되는데, 이때는 전기마당 Ey에 의한 전기력과 자기력이 같은 크기(방향은 반대)가 되는 때이다. 이로부터 생겨난 전위차(이를 홀 전압이라고 부른다.)를 구하면
VH = Eyd (1)
이고, 전하 q 에 미치는 전기력은 크기가
Fe = qEy (2)
이며, 자기력은 크기가
Fm = qvdB (3)
이므로 홀 효과에 의한 내부 전기마당은
Ey = vdB (4)
또, 홀 전압은
VH = vdBd (5)
가 된다. 홀 전압을 측정하고 자기마당(B)과 y-방향으로의 크기(박막의 두께) d 를 알면 전하의 표류속도 vd 를 알 수 있다. 또, 표류속도와 전류밀도(단위 면적당의 전류) J 사이에는
J = nqvd (6)
의 관계가 있어, 홀 전압의 측정으로부터 전하수송체의 밀도(즉, 단위 부피당 존재하는 전하수송체의 수) n 을 알아낼 수 있다.
또, 식(5)와 (6)에서 홀 전압은 자기마당의 크기와 전류에 비례하는 것을 알 수 있다. 만약 전류와 자기마당이 서로 수직하지 않고 경사져 있는 경우에는 수직한 자기마당 성분이 유효하다. 즉, 홀 전압은 전류와 자기마당의 사이각 θ 에 sinθ 로 의존한다.
2. Hall Measurement System
Hall Measurement System
장비구성
Power supply
- 약칭은 PSU이다. 외부에서 들어오는 교류 전류를 컴퓨터 시스템에서 안정적으로 사용할 수 있도록 직류로 변환해 각각의 시스템에 맞게 전원을 공급하는 하드웨어이다. 파워서플라이가 안정적으로 시스템에 전원을 공급하지 못할 경우, 시스템이 다운되거나 부팅이 되지 않는 현상이 일어날 수 있기 때문에 컴퓨터 부품에서 차지하는 비중이 아주 크다.
Gaussmeter
- 자기력선속밀도를 간단하게 측정하는 측정기구이다. `자기력선속밀도의 CGS 전자기단위계가 가우스(G)이므로 가우스미터라고 한다. 2∼3만G(가우스)까지 자기의 세기를 정확하게 측정할 수 있다.
Magnet
- 쇳조각을 끌어당기거나 전류에 작용을 미치는 성질을 자성(磁性)이라 하는데, 이러한 자성을 지닌 물체를 자석이라 한다.
Ⅲ. 결 론
각 조 결과 Data
1) 1조
1조 - ITO 두께 0.1um / Ag 10 초씩 5회 ITO 내부에 삽입
1조 결과 Data
Nb = -2.7850E+20 [/㎤]
Ns = -1.3939E+15 [/㎠]
μ = 680.37853 [㎠/V s]
Rh = -4.9261E-02 [㎡/C]
ρ = 1.4623E-02 [Ω㎝]
σ = 6.8386E+04[1/Ω㎝]
Delta_R = 0.86207 [Ω]
alpha = -0.14286
2) 2조
2조 - ITO 두께 0.11um / Ag 10초씩 5회 ITO 내부에 삽입
2조 결과 Data
Nb = -1.2672E+21 [/㎤]
Ns = -2.7850E+15 [/㎠]
μ = 1.2073E+03 [㎠/V s]
Rh = -2.2413E-02 [㎡/C]
ρ = 3.3872E-02 [Ω㎝]
σ = 29.5225[1/Ω㎝]
Delta_R = 1.40533 [Ω]
alpha = 0.12491
3) 3조
3조 - ITO 두께 0.18um / Ag 미포함
3조 결과 Data
Nb = -7.7438E+20 [/㎤]
Ns = -1.3939E+15 [/㎠]
μ = 1.7863E+03 [㎠/V s]
Rh = -8.0609E-02 [㎡/C]
ρ = 3.9514E-05 [Ω㎝]
σ = 2.5307E+04[1/Ω㎝]
Delta_R = 2.51232 [Ω]
alpha = -2.14286
4) 4조
4조 - ITO 두께 0.1um / Ag 20 초씩 5회 ITO 내부에 삽입
4조 결과 Data
Nb = -4.6417E+20 [/㎤]
Ns = -4.6417E+15 [/㎠]
μ = 58.37104 [㎠/V s]
Rh = -1.3448E-02 [㎡/C]
ρ = 3.3357E-06 [Ω㎝]
σ = 2.9975E+04[1/Ω㎝]
Delta_R = 1.75049 [Ω]
alpha = -0.72917
5) 5조
5조 - ITO 두께 0.1um / Ag 30 초씩 5회 ITO 내부에 삽입
5조 결과 Data
Nb = -6.9694E+20 [/㎤]
Ns = -6.9694E+15 [/㎠]
μ = 120.93157 [㎠/V s]
Rh = -8.9566E-02 [㎡/C]
ρ = 2.8614E-05 [Ω㎝]
σ = 3.4948E+04[1/Ω㎝]
Delta_R = 1.40533 [Ω]
alpha = 0.12019
※ 모든 실험 결과는 N-type 이다. 그러나 어떻게 오류가 나와 버려서 모르겠지만, 3조 Data 가 미세하게 다르게 나왔다. 다른 조 data 값을 비교해서 그렇게 차이는 안나는것 같은데, 오류가 있엇던, 3조만 미세하게 다르게 나온것 같은데, ITO의 두께의 차이가 아닌가 싶다. 그리고, 저항의 변화는 일정한 전압으로 낮을수록 좋은데. 저의 2조는 평균 저항 비슷 하게 나온것 같다. Ag 값이 포함하지 못할 경우 저항이 값이 커지고, Ag의 값을 포함하고 있을 경우 저항값이 낮아 지는걸 봐서, 저희 2조는 저항 값을 포함 하는것 같아서, 저희 저가 실험을 잘 한것 같다.
Ⅳ. 고 찰
이번 실험은 hall(홀) 의 이론적 배경으로, 저항과 금속과의 두께의 차이 때문에 저항이 높아지고, 낮아지는 것에 대해 알았었고, hall에 관해서 더 자세히 아는 것 같았다. 홀의 효과에서 많은 지식과 그리고 hall 대해서 조사 하면서 반도체 관해서 조금씩 알아 가는 것 같았다. 전압을 일정하게 주워서 저항을 알수 있다. 실험을 할수록 더 많은 지식을 습득 하는것이 너무나 자랑스럽다. 그리고, 홀에 대해서 조사하면서 홀 센서가 무엇인지 알았으나, 실험을 너무 빠르게 하느것 같아서 너무나 서운 했다. 시험 기간이라서 더 자세히는 알지는 못했지만, 이번 실험으로 확실히 hall 대해서는 알아가는것 같다.
Ⅴ. 참고자료
1. www.naver.com
2. 물리학총론＂D. Halliday 외 저, 김종오 역, 교학사

키워드

hall,   Measurement,   hall effect,   홀 전압