ホール効果

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    1 目的
     ホール効果実験装置を用い、ホール素子のホール効果の実験測定を行い、その原理について理解する。
    2 理論
     ホール効果は電気伝導粒子の正孔、または電子の試料の一端から他端に電流を運ぶ運動中に磁界がその行路を曲げることによって生じ現象であり、この力をローレンツ力と呼ぶ。
     定常状態におけるローレンツ力と電流密度の関係式は、以下のように表される。
    今、図2.1のように直方体の半導体試料のx方向に電流密度J (=I /ab)が流れ、y方向に磁界B がかかっていると、z方向に電界Eが生じる。これをホール電界E といい
    で表される。ここで、R はホール係数であり
    で与えられる。従って、伝道粒子の密度nは
    で求まる。
     実験的には、ホール電圧V =aE 、電流I =abJ となるので
    となる。このとき、ホール定数R の単位は[cm /C]になっている。
     次に、比抵抗 は図2.2のように四端子法で測定する。四端子法は、接触抵抗などの影響を小さくできるので、低抵抗測定によく用いられる。
     比抵抗 は単位面積、単位長さあたりの抵抗なので
    で、求められる。
     また、伝導粒子の移動度uは
    で求め..

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