ホール効果

定義

ホール効果とは、電流が流れている導体や半導体に磁場をかけたとき、電流と磁場の両方に垂直な方向に電圧（ホール電圧）が生じる現象である。

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電流が流れている導体の中では、電荷（多くの場合は電子）が動いている。ここに磁場をかけると、動いている電荷はローレンツ力を受けて横方向に曲げられる。その結果、片側に電荷が集まり、反対側との間に電圧が生じる。

数式

ローレンツ力は次のように表される。

\[F = qvB\]

ここで、\(F\) は力（N）、\(q\) は電荷（C）、\(v\) は電荷の速さ（m/s）、\(B\) は磁束密度（T）である。

また、ホール電圧 \(V_H\) は次のように表される。

\[V_H = \frac{BI}{nqd}\]

ここで、\(I\) は電流（A）、\(n\) は単位体積あたりの電荷数（m⁻³）、\(d\) は導体の厚さ（m）である。

ポイント

• ホール電圧は「電流の向き」と「磁場の向き」の両方に垂直な方向に生じる
• 電荷の符号によって電圧の向きが変わる（電子か正孔かの判別に使える）
• 半導体の性質（キャリアの種類や密度）を調べる重要な手段である