ホール係数計算機

ホール効果は、導体や半導体を流れる電流に対して垂直な磁場を加えたときに生じます。電荷キャリアが磁気ローレンツ力で横方向に曲げられ、試料の向かい合う端に電荷が蓄積します。その結果できる横方向の電位差がホール電圧です。大きさと符号から、材料内を動く電荷キャリアについての情報が得られます。 長方形試料では、ホール係数はホール電圧と試料厚さの積を、電流と磁場の強さの積で割った値です。電圧をボルト、厚さをメートル、電流をアンペア、磁場をテスラで入力すると、結果のSI単位は立方メートル毎クーロンになります。電流か磁場のどちらかを反転するとホール電圧も反転するため、測定電圧の符号と選んだ電流・磁場の向きを保ってください。 単純な単一キャリアモデルでは、キャリア濃度は電気素量とホール係数の絶対値の積の逆数です。この計算機は正確な電気素量 1.602176634e-19 クーロンを使い、立方メートル当たりのキャリア数を示します。通常、負の係数は電子が支配的な伝導、正の係数は正のキャリアまたは正孔による伝導を示します。この解釈は、電圧、電流、磁場に通常の方向規約を用いることが前提です。 実際の材料には、移動度の異なる複数種類のキャリアが存在することがあります。その場合、測定されるホール係数は重み付きの輸送特性であり、その逆数から総キャリア濃度を直接求めることはできません。磁性材料には異常ホール効果の寄与もあり得ます。試料形状、厚さの不均一性、接点位置、温度、磁場校正、オフセット電圧はすべて精度に影響します。磁場を反転し、反対称な電圧成分を平均して取り出す方法は、電圧オフセットの除去によく使われます。 この計算機は固体物理の入門、半導体評価、実験室での簡単な確認に適しています。標準的なホールバー形状では、厚さは磁場方向と平行な寸法です。電流は試料の縦方向の電流であり、電流密度ではありません。ミリボルトやミリメートルのデータは、先にボルトとメートルへ換算してください。正確な材料パラメータが必要な場合は、不確かさの解析と適切な輸送モデルを併用してください。