Hall Effect Aplikácie Hall Effect
Hlavne Lorentzova sila je zodpovedná za Hall efekt, Všetci vieme, že keď umiestnime prúdktorý nesie vodič vnútri magnetického poľa, vodič zažije mechanickú silu v smere v závislosti od smeru magnetického poľa a smeru prúdu vo vodiči. Elektrický prúd znamená tok nabíjania. V kovu je úplne kvôli toku elektrónov, v polovodičoch, je to kvôli toku voľných elektrónov, rovnako ako diery. V polovodičoch sa otvory pohybujú v smere bežného prúdu a voľné elektróny sa pohybujú opačne od smeru bežného prúdu. Keďže elektróny majú náboj, zažijú silu, keď prechádzajú vodičom umiestneným vo vnútri magnetického poľa. V dôsledku tejto sily sa elektróny odklonia smerom k jednej strane vedenej počas tečenia. Keď sa nasledujúce poplatky nabíjajú na jednu stranu vodiča, v priečnom reze vodiča sa môže objaviť malý potenciálny rozdiel. Tento fenomén nazývame za efekt haly.
Vezmime si blok kovu, ako je znázornené nižšie. Ukazujeme to ako transparentné pre lepšie pochopenie.
Po aplikácii napätia cez to prúd, "I"začína plynúť zľava doprava, ktorý je pozdĺž x-smeru. Kovový blok umiestňujeme do magnetického poľa s hustotou "B". Smer magnetického poľa pozdĺž osi y. Teraz Flemingovým pravidlom na ľavej strane nosiče nábojov zažijú silu v závislosti od smeru prúdu a smeru magnetického poľa. Podľa Flemingovho pravidla sa vodivé elektróny odchyľujú smerom k dolnej časti bloku. V dôsledku toho dôjde k zmene koncentrácie elektrónov v hornej a dolnej časti bloku. V dôsledku toho sa v celom bloku pozdĺž osi Z objaví malý potenciálny rozdiel. Elektrické pole vytvorené v dôsledku tohto posunu elektrónov tiež odporuje posunu elektrónov k povrchu kovového bloku. Preto môžu pôsobiť na nosiče nábojov dve sily.
- Sila spôsobená Hallovým efektom
- Sila spôsobená vytvoreným elektrickým poľom
Tieto sily sú proti sebe navzájom. Po vytvorení určitého elektrického poľa vďaka Hall efekt systém sa stáva v rovnováhe. Za týchto podmienok pôsobí sila pôsobiaca na nosiče náboja (vodivé elektróny) kvôli vytvorenému elektrickému poľu a účinkom Hallu a opačne. Preto by nebolo ďalšie posunovanie elektrónov smerom k povrchu bloku a systém by sa stal v rovnovážnom stave.
Zamerajte sa na jediný nosič nabíjania, ktorý sa pohybuje cez vodič umiestnený vo vnútri magnetického poľa.
Poplatok nosiča poplatkov je e (povedzme)
Hustota magnetického toku poľa je B (povedzme).
Teraz môžeme napísať magnetickú silu pôsobiacu na prúdový vodič s aktívnou dĺžkou L a prúdom I ako
Keď sú smer B a I navzájom kolmé.
Môžeme prepísať uvedenú rovnicu ako
Kde V je rýchlosť náboja prechádzajúceho cez vodič.
Z vyššie uvedenej rovnice môžeme napísať silu pôsobiacu na jediný nosič náboja,
Kde v je rýchlosť driftu nosičov náboja.
Teraz môžeme napísať pole vytvorené kvôli Hall efekt as, EH.
Preto môžeme napísať silu pôsobiacu na nosič náboja v dôsledku poľa ako
Teraz v rovnováhe
Teraz považujeme N za koncentráciu nosiča náboja.
Z rovníc 1 a 2 môžeme písať
Tento termín nazývame
Aplikácia Hall Effect
Hall efekt je veľmi užitočný fenomén a pomáha
Určite typ polovodiča
Poznaním smeru Hallova napätia, jedenmôže určiť, že daná vzorka je polovodičový alebo p-polovodičový. Je to preto, lebo koeficient Hall je negatívny pre polovodič typu n, zatiaľ čo v prípade p-typu polovodiča je to pozitívne.
Vypočítajte koncentráciu nosiča
Výrazy koncentrácií elektrónov (n) a otvorov (p) v zmysle koeficientu Hall sú uvedené v texte
Určiť mobilitu (mobilita sály)
Výraz mobilita pre elektróny (μn) a otvory (μp), vyjadrená v koeficiente Hall je daná,
Kde, σn a σp predstavujú vodivosť v dôsledku elektrónov a otvorov.
Zmerajte hustotu magnetického toku
Táto rovnica môže byť ľahko odvodená z rovnice Hallova napätia a je daná
Ďalej existuje veľa komerčne dostupných typov zariadení založených na princípe efekt Hall, vrátane snímačov s Hallovým efektom a sond Hall-effect.