홀효과 어디까지 아는가

홀효과의 실생활 활용

홀효과의 실생활에서의 활용으로는 여러 가지의 측정관련들이 있다. 반도체 소자의 전기적 특성 측정, 부하소비 전력측정, 자속계, 전위계, 전류계등이 있다.

㉠ 자속계란

자속의 크기를 측정하는 장치로서, 종래는 가동코일형의 충격 검류계의 제어토크를 되도록 작게 한 지시계기가 사용되었지만, 근년에는 전압 적분회로를 갖춘 자속계가 위의 것에 대체되어 가고 있다. 계기 단자에 접속된 탐색 코일 내의 자속변화에 의하여 유기되는 전압의 적분치를 읽어 자속의 변화량을 안다. 매우 작은 자속의 검출에 사용되어 왔다.

㉡ 전위계란

전류를 거의 사용하지 않고 전압을 측정하는 계측기. 예전에는 측정하고자 하는 전압과 대전 물체 사이에 작용하는 정전력을 이용한 형식이 사용되었으나 최근에는 입력 임피던스가 지극히 큰 증폭기가 사용된다. 입력 전류 옵셋과 잡음이 극히 작은 것에 의해서 매우 작은 직류 전압을 고정밀도로 측정할 수 있다.

㉢ 전류계란 전류의 세기를 암페어 단위로 측정하는 계기. 전류의 자기 작용 또는 열작용을 이용한다. 직류용과 교류용이 있다. 코일에 전류를 흘리면 자계는 전류의 세기에 비례하여 연철편을 코일 속으로 흡인하여 지침을 움직여서 전류의 크기를 나타낸다. 이렇게 여러 가지의 측정기구들이 일상생활에서 쓰이고 있다.

홀효과

홀효과를 이용한 홀측정법

홀측정법이란 홀효과를 이용하여 반도체의 특성을 측정하는방법이다. 첫 번째로 전압을 인가해줘야 한다. 이로인해서 전류와 전계가 생성된다. 두 번째로는 자기장을 가해준다. 이때, 전계와 수직인 방향이어야 한다.

세 번째로는 전류에 의해 이동하는 전자. 정공이자기장에 의해 어떻게 영향을 받는지 확인한다. 전류에 의해 전자. 정공이 이동하고 있을 때 자기장에 의해 힘을 받으면 전자. 정공이 힘의 방향으로 밀려가 힘이 작용하는 쪽의 면에 전자나 정공이 증가하게 되고 반대편 면에서는 전자나 정공이 상대적으로 적어지게 된다.

이렇게 홀 측정법은 첫 번째 P형/N형 판별 두 번째 전자/정공의 농도를 파악할 수 있게 해준다. 홀 측정을 사용할 때 주의해야 할 점도 있는데 홀 전압이 작아 측정되지 않을 때에는 자기장의 세기를 키우거나 인가하는 전압의 세기를 키워야 한다.

반도체의 전기적 특성

반도체의 특성을 아는 것이 왜 중요할까? 그 이유는 바로 반도체의 제조공정 소자, 집적회로 개발 및 반도체의 성능 개선을 위해서는 전류 형성과 전기적 특성을 지배하는 요소들을 측정하고 분석하는 것이 필수적이기 때문이다.

한가지 예로, 반도체 소자의 처리속도가 빠르더라도 발열이 심하다면 에너지 효율도 낮고 소자 불량을 일으킬 가능성이 있는데 이러한 문제점을 해결하고 개선하기 위해 홀 측정법 뿐만 아니라 다른 방법들을 통해 반도체 특성 결정 요소들인 이동도, 전하 농도, 전하 종류 등을 연구하고 분석함으로써 첫 번째 새로운 소자의 개발에 도움을 준다.

두 번째 기존 소자의 전력손실을 최소화한다. 세 번째 에너지 효율을 증대시킬 수 있다. 네 번째로 반도체 소자의 신뢰성이 향상된다. 마지막으로는 응답속도가 향상된다.