Hall Effect predstavil americký fyzik Edwin H.Hall v roku 1879. Je založený na meraní elektromagnetického poľa. Je tiež pomenovaný ako obyčajný Hall Effect. Keď je vodič prenášajúci prúd kolmý na magnetické pole, generované napätie sa meria v pravom uhle k prúdovej dráhe. Prietok prúdu je podobný prietoku kvapaliny prúdiacej potrubím. Najprv sa uplatnila pri klasifikácii chemických vzoriek. Po druhé, bolo uplatniteľné v Hallov snímač kde sa používala na meranie jednosmerných polí magnetu, kde snímač je stacionárne.
Princíp Hallovho efektu
Hallov efekt je definovaný ako rozdiel napätia generovaného cez vodič prenášajúci prúd, je priečny na elektrický prúd vo vodiči a aplikované magnetické pole kolmé na prúd.
Hall Effect = indukované elektrické pole / hustota prúdu * aplikované magnetické pole - (1)
Hall-efekt
Teória Hall Effectu
Elektrický prúd je definovaný ako tok nabitých častíc vo vodivom prostredí. Poplatky, ktoré prúdia, môžu byť buď záporne nabité - elektróny „e-“ / kladne nabité - diery „+“.
Príklad
Zvážte tenkú vodivú dosku s dĺžkou L a oba konce dosky spojte s batériou. Kde je jeden koniec pripojený od kladného konca batérie k jednému koncu dosky a druhý koniec je pripojený od záporného konca batérie k druhému koncu dosky. Teraz pozorujeme, že v súčasnosti začína tiecť od záporného náboja po kladný koniec platne. Vďaka tomuto pohybu sa vytvára magnetické pole.
teória Hall-efektu
Lorentzova sila
Napríklad, ak umiestnime magnet blízko hole, magnetické pole naruší magnetické pole nosičov náboja. Táto sila, ktorá deformuje smer nosičov náboja, sa nazýva Lorentzova sila.
Z tohto dôvodu sa elektróny presunú na jeden koniec platne a otvory sa presunú na druhý koniec platne. Tu sa Hallove napätie meria medzi dvoma stranami platní s a multimetr . Tento efekt je tiež známy ako Hallov efekt. Tam, kde je prúd priamo úmerný vychýleným elektrónom, je zase úmerný rozdielu potenciálov medzi oboma doskami.
Čím väčší je prúd, tým väčšie sú vychýlené elektróny, a preto môžeme pozorovať vysoký rozdiel potenciálov medzi doskami.
Hallové napätie je priamo úmerné elektrickému prúdu a použitému magnetickému poľu.
VH = I B / q n d -- ( dva )
I - prúd tečúci snímačom
B - Sila magnetického poľa
q - poplatok
n - nosiče poplatkov za jednotku objemu
d - Hrúbka snímača
Odvodenie Hallovho koeficientu
Nech prúd IX je prúdová hustota, JX krát korekčná plocha vodiča wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Podľa Ohmsovho zákona, ak sa prúd zvyšuje, zvyšuje sa aj pole. Ktorý je uvedený ako
JX = σ EX , ---- (4)
Kde σ = vodivosť materiálu vo vodiči.
Pri zvažovaní vyššie uvedeného príkladu umiestnenia magnetickej tyče do pravého uhla k vodiču vieme, že zažíva Lorentzovu silu. Po dosiahnutí ustáleného stavu nebude prúdiť náboj v žiadnom smere, ktorý je možné znázorniť ako,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - elektrické pole / Hallove pole v smere y
Bz - magnetické pole v smere z
VH = - ∫0w EY deň = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Kde RH = 1 / nq ———— (8)
Jednotky Hallovho efektu: m3 / C
Hall Mobility
u p alebo u n = σ n R H ———— (9)
Hallova mobilita je definovaná ako µp alebo µn je vodivosť v dôsledku elektrónov a dier.
Hustota magnetického toku
Je definovaná ako množstvo magnetického toku v oblasti pod pravým uhlom k smeru magnetického toku.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Hallov jav v kovoch a polovodičoch
Podľa elektrického poľa a magnetického poľa majú nosiče náboja, ktoré sa pohybujú v médiu, určitý odpor z dôvodu rozptylu medzi nosičmi a nečistotami, spolu s nosičmi a atómami materiálu, ktoré sú vystavené vibráciám. Preto sa každý nosič rozptyľuje a stráca svoju energiu. Čo možno znázorniť nasledujúcou rovnicou
Hallov jav v kovoch a polovodičoch
F retardovaný = - mv / t , ----- (jedenásť)
t = priemerný čas medzi udalosťami rozptylu
Podľa Newtonovho sekundového zákona,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - mv) / t —— (1 2)
m = hmotnosť nosiča
Keď nastane ustálený stav, parameter „v“ sa zanedbá
Ak je „B“ pozdĺž súradnice z, môžeme získať množinu rovníc „v“
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (pätnásť)
My to vieme Jx = n q vx ————— (1 6)
Nahradením vo vyššie uvedených rovniciach ho môžeme upraviť ako
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)
My to vieme
σ n q2 t / m ---- (dvadsať)
σ = vodivosť
t = čas relaxácie
a
wc q Bz / m ----- ( dvadsaťjeden )
wc = frekvencia cyklotrónu
Frekvencia cyklotronu je definovaná ako frekvencia rotácie náboja v magnetickom poli. Čo je sila poľa.
Čo je možné vysvetliť v nasledujúcich prípadoch a zistiť, či nie je silné a / alebo „t“ je krátke
Prípad (i): Ak wc t<< 1
Označuje to slabý limit poľa
Prípad ii): Ak wc t >> 1
Označuje to silnú hranicu poľa.
Výhody
Výhody Hall-efektu zahŕňajú nasledujúce.
- Rýchlosť prevádzky je vysoká, t. J. 100 kHz
- Slučka operácií
- Kapacita na meranie veľkého prúdu
- Môže merať nulovú rýchlosť.
Nevýhody
Medzi nevýhody Hall-efektu patria nasledujúce.
- Nemôže merať tok prúdu väčší ako 10 cm
- Na nosiče pôsobí veľký vplyv teploty, ktorý je priamo úmerný
- Aj keď sú elektródy v strede, pozoruje sa malé napätie aj v neprítomnosti magnetického poľa.
Aplikácie Hall Effectu
Aplikácie Hall-efektu zahŕňajú nasledujúce.
- Senzor magnetického poľa
- Používa sa na množenie
- Na meranie jednosmerného prúdu používa Tester s efektom Hall Effect
- Môžeme merať fázové uhly
- Môžeme tiež merať prevodník lineárnych posunov
- Pohon kozmickej lode
- Snímanie napájania
Teda Hall efekt je založený na Elektromagnetické princíp. Tu sme videli deriváciu Hallovho koeficientu, tiež Hallovho efektu v kovoch a Polovodiče . Tu je otázka, ako je Hall Effect použiteľný v režime nulovej rýchlosti?
