Hall Effect uveo je američki fizičar Edwin H.Hall 1879. godine. Zasnovan je na mjerenju elektromagnetskog polja. Nazvan je i kao obični Hall Effect. Kad je vodič koji nosi struju okomit na magnetsko polje, generirani napon mjeri se pod pravim kutom na strujni put. Gdje je protok struje sličan protoku tekućine koja teče u cijevi. Prvo je primijenjen u klasifikaciji kemijskih uzoraka. Drugo, bio je primjenjiv u Halov senzor efekta gdje se koristio za mjerenje istosmjernih polja magneta, gdje senzor drži se u mirovanju.
Načelo Hallovog efekta
Hallov efekt definiran je kao razlika u naponu koji se stvara na vodiču koji nosi struju, poprečna je na električnu struju u vodiču i primijenjeno magnetsko polje okomito na struju.
Hallov efekt = inducirano električno polje / gustoća struje * primijenjeno magnetsko polje - (1)
efekt dvorane
Teorija Hallovog efekta
Električna struja definira se kao protok nabijenih čestica u provodnom mediju. Naboji koji teku mogu biti negativno nabijeni - elektroni 'e-' / pozitivno nabijeni - rupe '+'.
Primjer
Razmotrimo tanku provodnu ploču duljine L i spojimo oba kraja ploče baterijom. Tamo gdje je jedan kraj povezan s pozitivnim krajem baterije na jedan kraj ploče, a drugi kraj povezan s negativnim krajem baterije na drugi kraj ploče. Sada uočavamo da trenutno počinje teći od negativnog naboja do pozitivnog kraja ploče. Zbog tog kretanja stvara se magnetsko polje.
teorija-Hall-efekta
Lorentz Force
Na primjer, postavimo li magnetsku ogoljelu u blizini vodiča, magnetsko polje će poremetiti magnetsko polje nosača naboja. Ova sila koja iskrivljuje smjer nosača naboja poznata je pod nazivom Lorentzova sila.
Zbog toga će se elektroni pomaknuti na jedan kraj ploče, a rupe na drugi kraj ploče. Ovdje se Hallov napon mjeri između dvije strane ploča s multimetar . Ovaj je efekt poznat i kao Hallov efekt. Tamo gdje je struja izravno proporcionalna skrenutim elektronima zauzvrat proporcionalna razlici potencijala između obje ploče.
Što je veća struja veća, to su skrenuti elektroni i stoga možemo uočiti veliku razliku potencijala između ploča.
Hallov napon je izravno proporcionalan električnoj struji i primijenjenom magnetskom polju.
VH = I B / q n d - (dva)
I - Struja koja teče u senzoru
B - Jačina magnetskog polja
q - punjenje
n - nosači naboja po jedinici zapremine
d - Debljina senzora
Izvođenje Hallovog koeficijenta
Neka je struja IX gustoća struje, JX puta korekcijska površina vodica wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Prema ohmskom zakonu, ako se struja povećava, polje se također povećava. Što je dato kao
JX = σ EX , ---- (4)
Gdje je σ = vodljivost materijala u vodiču.
Razmatrajući gornji primjer postavljanja magnetske šipke pod pravim kutom prema vodiču, znamo da on doživljava Lorentzovu silu. Kad se postigne stabilno stanje, neće biti protoka naboja ni u kojem smjeru koji se može predstaviti kao,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - električno polje / polje Halla u pravcu y
Bz - magnetsko polje u z-smjeru
VH = - ∫0w EY dan = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Gdje je RH = 1 / nq ———— (8)
Jedinice Hallovog efekta: m3 / C
Mobilnost dvorane
µ p ili µ n = σ n RH ———— (9)
Hall-ova pokretljivost definira se kao µ p ili µ n provodljivost zbog elektrona i rupa.
Gustoća magnetskog protoka
Definira se kao količina magnetskog toka u području pod pravim kutom prema smjeru magnetskog toka.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Hallov efekt u metalima i poluvodičima
Prema električnom polju i magnetskom polju nosači naboja koji se kreću u mediju imaju određeni otpor zbog raspršenja između nosača i nečistoća, zajedno s nosačima i atomima materijala koji trpe vibracije. Stoga se svaki nosač raspršuje i gubi svoju energiju. Što se može predstaviti sljedećom jednadžbom
efekt dvorane u metalima i poluvodičima
F retardiran = - mv / t , ----- (jedanaest)
t = prosječno vrijeme između događaja raspršivanja
Prema Newtonovom zakonu o sekundama,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = masa nosača
Kad dođe do stabilnog stanja, parametar 'v' bit će zanemaren
Ako je 'B' duž z-koordinate, možemo dobiti skup 'v' jednadžbi
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- ( petnaest )
Mi to znamo Jx = n q vx ————— (1 6)
Zamjenom u gornjim jednadžbama možemo je izmijeniti kao
Jx = (σ / (1 + (wc t) 2)) (Ex + wc t Ey) ———– (1 7)
J y = (σ * (Ey - wc t Ex) / (1 + (wc t) 2 ) ———- (18)
Jz = σ Ez ———— (1 9)
Mi to znamo
σ n q2 t / m ---- ( dvadeset )
σ = vodljivost
t = vrijeme opuštanja
i
wc q Bz / m ----- ( dvadeset i jedan )
wc = frekvencija ciklotrona
Frekvencija ciklotrona definirana je kao frekvencija rotacije naboja u magnetskom polju. Što je snaga polja.
Što se može objasniti u sljedećim slučajevima da bi se znalo ako nije jako i / ili je 't' kratko
Slučaj (i): Ako wc t<< 1
Ukazuje na slabu granicu polja
Slučaj (ii): Ako wc t >> 1
To ukazuje na jako ograničenje polja.
Prednosti
Prednosti efekta dvorane uključuju sljedeće.
- Brzina rada je velika, tj. 100 kHz
- Petlja operacija
- Kapacitet za mjerenje velike struje
- Može mjeriti nultu brzinu.
Mane
Nedostaci efekta dvorane uključuju sljedeće.
- Ne može izmjeriti protok struje veći od 10 cm
- Postoji velik učinak temperature na nosače, koji je izravno proporcionalan
- Čak i u nedostatku magnetskog polja opaža se mali napon kada su elektrode u središtu.
Primjene Hallovog efekta
Primjene efekta dvorane uključuju sljedeće.
- Senzor magnetskog polja
- Koristi se za množenje
- Za mjerenje istosmjerne struje koristi ispitivač Hall Effect Tong
- Možemo mjeriti fazne kutove
- Također možemo izmjeriti pretvarač linearnih pomaka
- Pogon svemirskih letjelica
- Osjetnik napajanja
Dakle, Hallov efekt temelji se na Elektromagnetski načelo. Ovdje smo vidjeli izvođenje Hallovog koeficijenta, također Hallov efekt u metalima i Poluvodiči . Evo pitanja, kako je Hallov efekt primjenjiv u radu s nultom brzinom?
