홀 효과

홀 효과는 전류와 자기장에 의해 모든 전도체 물질에 나타나는 효과이다. 전류가 흐르는 전기 전도체에 수직하게 자기장이 걸릴때, 전류와 자기장의 방향에 수직하게 걸리는 전압을 홀전압이라 하며, 이러한 효과를 홀 효과라 한다.홀전압 측정으로 도체에 흐르는 전하의 부호가 결정될 수 있고 보통 전자와 양공이 흐르는 것으로 설명한다. 여기서 전자와 양공의 구분은 현상을 쉽게 설명하기위한 구분일뿐 실제로 흐르는 것은 '전자'뿐이다. 홀(hall)실험에서 에너지준위따라 전자들의 행동이 때론 전자처럼 때론 양전하처럼 작용을 하므로 '양전하'인양 효과를 나타내는 경우가 발생한다.

이론

한 종류의 전하 운반자 (여기에서는 전자)만이 있는 도체판에서, 홀 전압 V_H 은

$V_H = \frac{-IB}{ned}$

이고 여기서 I는 판 위로 흐르는 전류, B는 수직으로 걸린 자기마당, d는 판의 두께, e는 전자의 전하 n 은 전하 운반자 밀도이다. 홀 계수는 다음과 같이 정의된다.

$R_H =\frac{E_y}{j_xB}$

여기에서 j는 전하를 운반하는 전자의 전류 밀도이고, $E_y$는 유도된 전기마당이다. SI단위를 사용할 때 이는

$R_H =\frac{E_y}{j_xB}= \frac{dV_H}{IB}=-\frac{1}{ne}$

가 된다.

따라서, 홀 효과는 전하 운반자 밀도나 자기마당을 측정하는데 유용하다.

같이 보기

• 콘덴서
• 홀 프루브
• 열 홀 효과
• 스핀 홀 효과
• 양자 홀 효과