Ефектът на Хол е представен от американския физик Едуин Хал през 1879 г. Той се основава на измерването на електромагнитното поле. Той е наречен и като обикновен ефект на Хол. Когато токопроводящият проводник е перпендикулярен на магнитно поле, генерираното напрежение се измерва под прав ъгъл спрямо токовия път. Когато текущият поток е подобен на течността, течаща в тръба. Първо се прилага при класификацията на химическите проби. На второ място, той е приложим в Сензор за ефект на Хол където е бил използван за измерване на постояннотокови полета на магнита, където сензора се поддържа неподвижно.
Принцип на ефекта на Хол
Ефектът на Хол се определя като разликата в напрежението, генерирано през токопроводящ проводник, е напречна на електрически ток в проводника и приложено магнитно поле, перпендикулярно на тока.
Ефект на Хол = индуцирано електрическо поле / плътност на тока * приложеното магнитно поле - (1)
ефект на зала
Теория на ефекта на Хол
Електрическият ток се определя като поток на заредени частици в проводяща среда. Зарядите, които текат, могат да бъдат отрицателно заредени - Електрони ‘e-‘ / Положително заредени - дупки ‘+’.
Пример
Помислете за тънка проводяща плоча с дължина L и свържете двата края на плоча с батерия. Когато единият край е свързан от положителния край на батерията към единия край на плочата, а друг край е свързан от отрицателния край на батерията към друг край на плочата. Сега наблюдаваме, че в момента започва да тече от отрицателен заряд към положителния край на плочата. Благодарение на това движение се генерира магнитно поле.
теория на ефекта на Хол
Лоренц Форс
Например, ако поставим магнитна гола близо до проводника, магнитното поле ще наруши магнитното поле на носителите на заряд. Тази сила, която изкривява посоката на носителите на заряд, е известна като сила на Лоренц.
Поради това електроните ще се преместят в единия край на плочата, а дупките - в другия край на плочата. Тук напрежението на Хол се измерва между двете страни на плочите с a мултиметър . Този ефект е известен още като ефекта на Хол. Когато токът е право пропорционален на отклонени електрони, от своя страна пропорционален на потенциалната разлика между двете плочи.
По-голям ток по-голям е отклонените електрони и следователно можем да наблюдаваме високата потенциална разлика между плочите.
Напрежението на Хол е право пропорционално на електрическия ток и приложеното магнитно поле.
VH = I B / q n d - (две)
I - Ток, протичащ в сензора
B - Сила на магнитното поле
q - Зареждане
n - носители на заряд на единица обем
d - Дебелина на сензора
Извеждане на коефициент на Хол
Нека ток IX е плътност на тока, JX умножена на корекционната площ на проводника wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Според закона на Ом, ако токът се увеличи, полето също се увеличава. Което е дадено като
JX = σ EX , ---- (4)
Където σ = проводимостта на материала в проводника.
Разглеждайки горния пример за поставяне на магнитна лента под прав ъгъл към проводника, ние знаем, че той изпитва сила на Лоренц. Когато се достигне стабилно състояние, няма да има поток от заряд във всяка посока, която може да бъде представена като,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - електрическо поле / поле на Хол в посока y
Bz - магнитно поле в посока z
VH = - ∫0w EY ден = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Където RH = 1 / nq ———— (8)
Единици на ефекта на Хол: m3 / C
Мобилност на Хола
µ p или µ n = σ n RH ———— (9)
Подвижността на Хол се определя като µ p или µ n е проводимостта, дължаща се на електрони и дупки.
Плътност на магнитния поток
Определя се като количеството магнитен поток в област, взета под прав ъгъл спрямо посоката на магнитния поток.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Ефект на Хол в метали и полупроводници
Според електрическото поле и магнитното поле носителите на заряд, които се движат в средата, изпитват известно съпротивление поради разсейване между носители и примеси, заедно с носители и атоми на материал, който е подложен на вибрации. Следователно всеки носител се разпръсква и губи своята енергия. Което може да бъде представено от следното уравнение
ефект на зала в метали и полупроводници
F забавено = - mv / t , ----- (единадесет)
t = средно време между събития на разсейване
Според Нютоновия закон за секундите,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t -- (12)
m = маса на носителя
Когато настъпи стабилно състояние, параметърът ‘v’ ще бъде пренебрегнат
Ако 'B' е по z-координата, можем да получим набор от 'v' уравнения
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (петнадесет)
Ние знаем това Jx = n q vx ————— (1 6)
Замествайки в горните уравнения, можем да го модифицираме като
Jx = (σ / (1 + (wc t) 2)) (Ex + wc t Ey) ———– (1 7)
J y = (σ * (Ey - wc t Ex) / (1 + (wc t) 2 ) ———- (1 8)
Jz = σ Ez ———— (1 9)
Ние знаем това
σ n q2 t / m ---- (двадесет)
σ = проводимост
t = време за релаксация
и
wc q Bz / m ----- ( двадесет и едно )
wc = циклотронна честота
Честотата на циклотрон се определя като в магнитното поле честота на въртене на заряд. Което е силата на полето.
Което може да бъде обяснено в следващите случаи, за да се знае дали то не е силно и / или „t“ е кратко
Случай (i): Ако wc t<< 1
Това показва слаба граница на полето
Случай (ii): Ако wc t >> 1
Това показва силна граница на полето.
Предимства
Предимствата на ефекта на залата включват следното.
- Скоростта на работа е висока, т.е. 100 kHz
- Цикъл на операциите
- Капацитет за измерване на голям ток
- Той може да измери нулева скорост.
Недостатъци
Недостатъците на ефекта на залата включват следното.
- Той не може да измери потока на тока по-голям от 10 cm
- Има голям ефект на температурата върху носителите, който е право пропорционален
- Дори при липса на магнитно поле се наблюдава малко напрежение, когато електродите са центрирани.
Приложения на Хол Ефект
Приложенията на ефекта на залата включват следното.
- Сензор за магнитно поле
- Използва се за умножение
- За измерване на постоянен ток той използва тестер на Hall Effect Tong
- Можем да измерваме фазовите ъгли
- Също така можем да измерим преобразувател с линейни измествания
- Задвижване на космически кораб
- Сензор за захранване
По този начин Ефект на Хол се основава на Електромагнитни принцип. Тук видяхме извеждането на коефициент на Хол, също ефект на Хол в метали и Полупроводници . Ето един въпрос: Как е ефектът на Хол приложим при работа с нулева скорост?
