Шта је Халлов ефекат у металима и полупроводницима

Халл Еффецт је представио амерички физичар Едвин Х.Халл 1879. године. Заснован је на мерењу електромагнетног поља. Такође се назива и обичним Халл Еффецт-ом. Када је проводник који носи струју окомит на магнетно поље, генерисани напон се мери под правим углом на путању струје. Тамо где је проток струје сличан протоку течности која тече у цеви. Прво је примењен у класификацији хемијских узорака. Друго, био је применљив у Халов сензор ефекта где је коришћен за мерење једносмерних поља магнета, где сензор се држи у мировању.

Принцип Халловог ефекта

Халлов ефекат се дефинише као разлика у напону који се ствара на проводнику који носи струју, попречна је на електричну струју у проводнику и примењено магнетно поље окомито на струју.

Халлов ефекат = индуковано електрично поље / густина струје * примењено магнетно поље - (1)

ефекат хола

Теорија Холовог ефекта

Електрична струја се дефинише као проток наелектрисаних честица у проводном медијуму. Наелектрисања која теку могу бити негативно наелектрисани - електрони ‘е-‘ / позитивно наелектрисани - рупе ‘+’.

Пример

Узмите у обзир танку проводну плочу дужине Л и оба краја плоче спојите батеријом. Тамо где је један крај повезан са позитивним крајем батерије на један крај плоче, а други крај је повезан са негативним крајем батерије на други крај плоче. Сада примећујемо да тренутно почиње да тече од негативног набоја до позитивног краја плоче. Због овог кретања ствара се магнетно поље.

теорија-холовог ефекта

Лорентз Форце

На пример, ако у близини проводника поставимо магнетну огољелу, магнетно поље ће пореметити магнетно поље носача наелектрисања. Ова сила која искривљује правац носача наелектрисања позната је под називом Лоренцова сила.

Због тога ће се електрони померити на један крај плоче, а рупе на други крај плоче. Овде се Холов напон мери између две стране плоча помоћу а мултиметар . Овај ефекат је познат и као Холов ефекат. Тамо где је струја директно пропорционална скренутим електронима заузврат пропорционална разлици потенцијала између обе плоче.

Већа струја већа је скренути електрони и отуда можемо уочити велику разлику потенцијала између плоча.

Холов напон је директно пропорционалан електричној струји и примењеном магнетном пољу.

ВХ = И Б / к н д -- ( два )

И - Струја која тече у сензору
Б - Јачина магнетног поља
к - пуњење
н - носачи набоја по јединици запремине
д - Дебљина сензора

Извођење холског коефицијента

Нека је струја ИКС густина струје, ЈКС помножена са корективном површином проводника вт.

ИКС = ЈКС вт = н к вк в т ---- (3)

Према Омском закону, ако се струја повећа, поље се такође повећава. Који је дат као

ЈКС = σ ЛКС , ---- (4)

Где је σ = проводљивост материјала у проводнику.

Разматрајући горњи пример постављања магнетне шипке под правим углом на проводник, знамо да он доживљава Лоренцову силу. Када се постигне стабилно стање, неће доћи до протока наелектрисања у било ком смеру који се може представити као,

ЕИ = Вк Бз , ----- (5)

ЕИ - електрично поље / холско поље у правцу и

Бз - магнетно поље у з-правцу

ВХ = - ∫0в ЕИ дан = - Еи в ———- (6)

ВХ = - ((1 / н к) ИКС Бз) / т, ———– (7)

Где је РХ = 1 / нк ———— (8)

Јединице Холовог ефекта: м3 / Ц

Халл Мобилити

µ п или µ н = σ н РХ ———— (9)

Покретљивост Хала се дефинише као µ п или µ н проводљивост због електрона и рупа.

Густина магнетног флукса

Дефинисана је као количина магнетног флукса у подручју под правим углом у односу на смер магнетног флукса.

Б = ВХ д / РХ И. ——– (1 0)

Холов ефекат у металима и полупроводницима

Према електричном пољу и магнетном пољу носачи наелектрисања који се крећу у медијуму имају одређени отпор због расипања између носача и нечистоћа, заједно са носачима и атомима материјала који трпе вибрације. Отуда се сваки носач распршује и губи енергију. Што се може представити следећом једначином

ефекат хола-у-металима-и-полупроводницима

Ф ретардиран = - мв / т , ----- ( Једанаест )

т = просечно време између догађаја расејања

Према Њутновом закону о секундама,

М (дв / дт) = (к (Е + в * Б) - м в) / т —— (1 2)

м = маса носача

Када дође до стабилног стања, параметар „в“ ће бити занемарен

Ако је 'Б' дуж з-координате, можемо добити скуп 'в' једначина

вк = (кТ Ек) / м + (кт БЗ ви) / м ———– (1 3)

ви = (кТ Еи) / м - (кт БЗ вк) / м ———— (1 4)

вз = кТ Ез / м ---- (петнаест)

Знамо да је Јк = н к вк ————— (1 6)

Заменом у горњим једначинама можемо је изменити као

Јк = (σ / (1 + (вц т) 2)) (Ек + вц т Еи) ———– (1 7)

Ј и = (σ * (Еи - вц т Ек) / (1 + (вц т) 2 ) ———- (1 8)

Јз = σ Ез ———— (1 9)

Знамо да је

σ н к2 т / м ---- ( двадесет )

σ = проводљивост

т = време опуштања

и

вц к Бз / м ----- ( двадесет један )

вц = фреквенција циклотрона

Фреквенција циклотрона је дефинисана као у фреквенцији ротације наелектрисања магнетног поља. Што је снага поља.

Што се може објаснити у следећим случајевима да би се знало да ли није јако и / или је „т“ кратко

Случај (и): Ако вц т<< 1

Указује на слабу границу поља

Случај (ии): Ако вц т >> 1

Указује на јако ограничење поља.

Предности

Предности ефекта хола укључују следеће.

• Брзина рада је велика, тј. 100 кХз
• Петља операција
• Капацитет за мерење велике струје
• Може да мери нулту брзину.

Мане

Мане ефекта хола укључују следеће.

• Не може измерити проток струје већи од 10 цм
• Постоји велики ефекат температуре на носаче, који је директно пропорционалан
• Чак и у одсуству магнетног поља примећује се мали напон када су електроде у центру.

Примене Халловог ефекта

Примене ефекта хола укључују следеће.

• Сензор магнетног поља
• Користи се за множење
• За мерење једносмерне струје користи се Халл Еффецт Тонг Тестер
• Можемо мерити фазне углове
• Такође можемо мерити претварач линеарних померања
• Погон свемирских летелица
• Детекција напајања

Према томе Халл Еффецт заснива се на Електромагнетни принцип. Овде смо видели извођење Холовог коефицијента, такође Халлов ефекат у металима и Полупроводници . Ево питања, како је ефекат Холла применљив у раду са нултом брзином?