홀 효과
다른 표기 언어 Hall effect 동의어 호올효과
요약
1879년 미국의 물리학자 에드윈 H. 홀이 발견했다. 전기장(홀장)은 자기장에 의해 전류의 구성 성분인 양 또는 음의 입자에 가해지는 힘의 결과이다. 전류가 양의 입자의 이동인지, 음의 입자의 역방향 이동인지, 또는 2가지의 혼합상태인지와 관계없이 직교된 자기장은 이동하는 전하를 자기장이나 전류의 방향에 수직을 이루는 동일한 축방향으로 변위시킨다.
금속의 홀 전압은 통상 음의 값으로 전류가 이동 중인 음전하(전자)로 구성됨을 알 수 있다. 그러나 베릴륨·아연·카드뮴과 같은 일부 금속에 대한 홀 전압은 양의 값으로, 이 금속들은 양공이라는 양전하 운반자의 이동에 의해 전류가 흐르게 됨을 알 수 있다. 홀 효과는 전류 반송자의 밀도나 운동의 자유도 측정과 자기장상의 전류의 존재 여부 감지에도 사용될 수 있다.
1879년 미국의 물리학자 에드윈 H. 홀이 발견했다. 그 전기장, 즉 홀장은 자기장에 의해 전류의 구성 성분인 양 또는 음의 입자들에 가해지는 힘의 결과이다. 전류가 양의 입자들의 이동이든지, 음의 입자들의 역방향의 이동이든지, 또는 2가지의 혼합상태이든지 간에, 직교된 자기장은 이동하는 전하들을 자기장 및 전류의 방향에 모두 수직을 이루는 동일한 축방향으로 변위시킨다.
도체의 한 측면에 전하가 누적되면 반대축에는 반대 전하가 남게 되고 따라서 전위차를 발생시킨다. 적절한 계기를 이용하면 이 전위차를 양 또는 음의 전압으로 측정할 수 있을 것이다. 이 홀 전압의 부호는 전류를 흐르게 하는 것이 양전하인지 음전하인지를 결정한다.
금속에서의 홀 전압은 통상 음의 값으로 전류가 이동중인 음전하들, 즉 전자들로 구성됨을 알 수 있다. 그러나 베릴륨·아연·카드뮴 등과 같은 일부 금속들에 대한 홀 전압은 양의 값으로 이 금속들은 양공이라 불리는 양전하 운반자의 이동에 의해 전류가 흐르게 됨을 알 수 있다. 한방향으로의 양공들의 이동과 그 역방향으로의 전자들의 이동으로 전류가 흐르게 되는 반도체에서, 홀 전압의 부호는 어떤 유형의 전하 운반자가 지배적인지를 보여준다.
홀 효과는 또한 전류 반송자의 밀도 및 운동의 자유도(기동성) 측정과, 더불어 자기장상의 전류의 존재 여부 감지에도 사용될 수 있다. 도체를 가로질러 생성되는 홀 전압은 전류와 자기장과 특정 전도체 자체의 특성에 비례하며, 물체의 두께에 반비례한다. 다양한 물질들은 각기 다른 홀 계수를 갖기 때문에, 동일한 조건의 규격과 전류 및 자기장하에서도 상이한 홀 전압이 생성된다. 홀 계수는 실험에 입각하여 결정되며 온도에 따라 달라질 수 있다.