概要
ホール素子の動作原理に関する論説問題です。
ホール素子について知らなくても、フレミング左手の法則と結びつけることが出来れば、解答できる問題です。
キーワード
ホール素子
問題
次の文章は、図１及び図２に示す原理図を用いてホール素子の動作原理について述べたものである。
図1に示すように、p形半導体に直流電流\(I[A]\)を流し、半導体の表面に対して垂直に下から上向きに磁束密度\(B[T]\)の平等磁界を半導体に加えると、半導体内の正孔は進路を曲げられ、電極①には \(\fbox{（ア）}\) 電荷、電極②には \(\fbox{（イ）}\) 電荷が分布し、半導体の内部に電界が生じる。
また、図２のn形半導体の場合は、電界の向きはp形半導体の場合と \(\fbox{（ウ）}\) である。この電界により、電極①-②間にホール電圧\(V_H[V]\)が発生し、それは直流電流 \(I[A]\) にほぼ \(\fbox{（ア）}\) する。
上記の記述中の空白箇所（ア）～（エ）に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
| （ア） | （イ） | （ウ） | （エ） | |
|---|---|---|---|---|
| （１） | 負 | 正 | 同じ | 反比例 |
| （２） | 正 | 負 | 同じ | 反比例 |
| （３） | 負 | 正 | 同じ | 比例 |
| （４） | 正 | 負 | 反対 | 比例 |
| （５） | 負 | 正 | 反対 | 比例 |
答え
(４)
解説テキスト リンク
回答解説
\(\fbox{（ア）}\)・\(\fbox{（イ）}\)
ｐ型半導体のキャリアは正孔（＋電荷）です。
そのため、フレミング左手の法則に従って電極①には正電荷が集まります。
その反対に、電極②には負電荷が集まります。
\(\fbox{（ウ）}\)
ｎ型半導体のキャリアは電子（－電荷）です。
そのため、フレミング左手の法則に従って電極①には負電荷が集まり、電極②には正電荷が集まります。
その結果、電界の向きはp形半導体の場合と （ウ）反対になります。
\(\fbox{（エ）}\)
ホール電圧\(V_H\)は、直流電流\(I\)、磁束密度\(B[T]\)、電気素量\(e[C]\)、電子の密度\(n[個/m^3]\)、物質の厚さ\(t[m]\)としたとき、次式で表されます。
\(\displaystyle V_H=\frac{IB}{ent}\)
で表されることから、ホール電圧\(V_H\)は直流電流\(I\)に比例することがわかります。
（\(V_H∝I\)）
以上より、（４）が答えです。
出典元
一般財団法人電気技術者試験センター （https://www.shiken.or.jp/index.html）
令和７年度上期 第三種電気主任技術者試験 理論科目問11
参考書
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