홀효과 실험 결과보고서

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목차

1. 실험 소개
2. 실험방법
3. 실험데이터
4. 실험 분석 및 고찰
5. 오차분석 및 결과

본문내용

홀효과 실험
Hall Effect
1. 실험 소개
-실험 목적
은과 텅스텐, 두 금속에 대하여 홀 전압과 자속밀도의 비례를 검증하고 전하 캐리어의 극성을 결정한다. 또한, 홀 상수 전하 캐리어의 농도를 계산한다.
-실험 이론
홀효과는 로렌츠 힘에 의해 발생하는데 이는 하전입자가 자기장 속에서 받는 힘을 말한다. 전자의 이동방향을 x, 를 drift velocity라고 두면 로렌츠힘을 아래와 같이 수식으로 표현할 수 있다.
이것을 왼손법칙으로 나타내면 와 같다. 이와 같은 힘을 통해 전자는 힘을 받아서 이동하게 되는데, 이때 발생하는 전위차가 홀 전압이 된다.
홀 전압은 전류의 세기, 자기장의 세기에 비례하고, 샘플의 두께, 전하 캐리어 농도에 반비례한다. 이를 수식으로 나타내면 아래와 같다.
(여기서 I는 전류의 세기, B는 자기장의 세기, q는 전하량, n은 전하캐리어의 농도, e는 샘플의 두께)
또한, 는 홀 계수로서 이는 아래와 같이 나타낼 수 있다.
이 계수는 금속의 종류와 금속이 있는 계의 온도에 따라 다른데 일반적인 금속물질인 경우 그 값이 매우 작으나, 반도체들은 그 값이 일반 금속에 비해 눈에 띄게 커진다.
2. 실험방법
1. 좌측과 같이 장치를 설치한 뒤, 멀티미터, Teslameter, Variable extra low voltage transformer의 전원을 모두 켠 다음 자기장 Probe의 값이 보정한 직후의 값과 비슷함을 확인하고 Teslameter의 단자를 2000으로 바꾸어 준다. Variable extra low voltage transformer의 다이얼을 이용해 0A ~ 9A까지 1A단위로 전류를 인가하면서 Teslameter로 측정되는 자기장 값을 측정한다.
2. 실험1과 마찬가지로 설치한 뒤, 좌측과 같이 Hall effect 장치를 설치한다. 자기장을 측정 할 때와 마찬가지로 전류를 1A 단위로 흘려주면서 홀 전압을 측정하면 된 다. 이번 측정에서도 10A 이상의 전류를 인가하지 않도록 주의한다.
3. 실험데이터
ground 자기장 [mT]
7
전류 [A]
측정 자기장 [mT]
실제 자기장 [mT]
1.04
55.0
48.0
2.09
105
98.0
3.02
145
138
4.08
193
186
5.01
231
224
6.04
265
258
7.04
289
282
8.00
307
300
9.01
320
313
Silver (Ag)
Tungsten [W]
전류 [A]
홀 전압 [V]
실험 1 실험 2 (인가전류 8A)

키워드

홀효과,   현대물리,   물리학3,   물리학 실험,   결과보고서